基于辐射光谱的相关色温与热力学温度相关性分析

(相关)色温是色度学中用以描述物体色度特性的物理量,与基于谱色测温法而得到的热力学温度之间是存在差异的。对于可见光波段内具有单调发射率的连续辐射光源,通过辐射光谱的分析,建立(相关)色温与热力学温度之间的数学关联是可行的,因而,它们之间的相关性温差与发射率模型变量的变化规律在文章中给予了详细的理论分析,并给出了相应的数值模拟结果。文章的理论与数值分析讨论将为色温计成为测温计做出更充足的理论准备。

瓦斯爆炸极限及反应热力学温度的计算

瓦斯是煤矿特有的可燃、可爆性气体,瓦斯爆炸是煤矿最严重的灾害性事故.近几年,我国煤矿瓦斯爆炸重特大事故频频发生,煤矿井下安全越来越引起人们的关注.实践表明,确定爆炸性气体的爆炸极限,对防止该类事故是非常重要的.选择爆炸性混合气体CH4+2O2,用各种适用的方法计算其爆炸极限并对不同浓度瓦斯的反应热力学温度进行了计算,期望为减少或防止煤炭工业生产中爆炸事故的发生提供一定的参考.

噪声法测量热力学温度研究

噪声法是目前国际计量界采用的测量热力学温度的3种方法中的一种,目前只有少数几个国家计量实验室建有计量级的噪声温度计.介绍了中国计量科学研究院开展的噪声法测温新研究,及测量镓熔化点热力学温度的工作.新噪声温度计采用了相关法结构,参考点为水三相点.电子测量系统与当前国外计量级噪声温度计的基本一致,但对前置放大器的性能和开关的结构做了改善.采用新研制的噪声温度计测量了镓熔化点的热力学温度,测量积分时间210 h,测量得到的镓熔化点热力学温度302.9176 K,标准合成不确定度8.9 mK.通过分析测量结果值可知,新噪声温度计测量积分时间达到1750 h,可以将标准合成不确定度减小到3 mK.

负热力学温度

本文从热力学基本关系式 ( S/ U) V=1/T和Boltzmann分布式N2 /N1=exp(-ε/kT)阐明了热力学温度不仅可以有正值还可以存在负值。以核自旋平衡体系为实例指出了负温度存在的必要条件 :必须是一个能量 (或能级 )有上限的热平衡体系 ,与环境绝热隔离 ,且还需借助于一定的外力作用。本文还简述了热力学

单圆柱微波谐振法测量热力学温度的研究

利用氩气的量子力学"从头算"理论和相关实验测量结果,基于圆柱微波谐振法建立了气体折射率热力学温度计实验系统,测量了253~303 K范围内的热力学温度。通过测量圆柱微波谐振腔内4个横磁模式的微波谐振频率,获得了氩气在700 kPa附近的气体折射率,不同微波模式得到的氩气折射率一致性优于1×10^(-8),进一步结合氩气的维里状态方程得到热力学温度。热力学温度T和ITS-90国际温标T_(90)差异不确定度为11.6 mK,与国际温度咨询委员会的评估值具有良好的一致性。未来随着氩气理论计算和实验系统压力测量不确定度的深入研究,该方法测定热力学温度的不确定度会进一步改善。

基于噪声温度计的铟凝固点热力学温度研究

热力学温度研究表明,国际温标ITS-90定义的一系列固定点与真实热力学温度有一定差异。以量子电压标定的噪声温度计为基础,设计了用于铟凝固点测量的温度探测装置,解决了高温复杂环境下电磁干扰的抑制问题。实验采用研制的噪声温度计系统测量了铟凝固点的热力学温度,测量积分时间100h,在20~500kHz的测量带宽内得到的铟凝固点热力学温度为429.7476K,相对不确定度为11.58×10^-6,与ITS-90给出的铟凝固点值相差0.9mK。实验结果可以为国际温标的修订提供参考。

热力学温度中的佯谬

随着热学理论的发展和实验技术的提高，负绝对温度概念的建立不仅有理论的依据，而且还有了实验基础．这里仅对热力学温度中的佯谬作一粗浅分析．

我国首次实现辐射法测量热力学温度

近日，由中国计量科学研究院承担的《辐射法测量热力学温度研究》课题通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题通过对金属一碳高温热力学温度的研究，在国内首次实现了辐射法测量热力学温度，完成了对高温固定点的热力学温度赋值，标志着我国高温计量步入国际先进行列和前沿研究领域。

负热力学温度的统计解释和负温度热力学

文章以二能级的核自旋系统为例,对负热力学温度的基本概念、研究方向以及其研究的现状,作了较为详细的讨论和介绍。首先,文中从统计力学的角度,给出了二能级核自旋分布的严格数学解;在此基础上的研究表明,为确定系统热力学性质例如玻耳兹曼熵,重要的是系统的最概然分布。研究还表明,系统的负温度并不比绝对零度冷,而比无限大的正温度状态更热。其次,文章指出除能量必须有限条件外,系统能处于热平衡的负温度状态,还必需满足的一个重要条件是: ,其中 是核自旋系统与核之间经过相互作用,达到热平衡所需的弛豫时间;而 是系统与整个晶体通过相互作用,发生能量传递而建立热平衡所需的特征时间。再次,本文在熵增加原理基础上,发展了负温度热力学;研究确认,在负温度系统中,第二类永动机是可以制成的;热力学第二定律的开耳文表述必须改变。在负温系统中功是不能自发地转化为热的,而热却能自发地转化为功,而不产生其它影响。最后,在考虑到可能存在的负温度状态后,热力学第三定律的不可达原理应充实扩展为:通过有限数目手续的操作,既不可能使凝聚系冷却到正绝对零度(+0 K),也不可能使系统加热到负绝对零度(?0 K)。

中国计量科学研究首次实现辐射法测量热力学温度

中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑计划重点项目“以量子物理为基础的现代计量基准研究”中《辐射法测量热力学温度研究》通过了验收。

我国首次实现辐射法测量热力学温度

记者近期从中国计量科学研究院获悉，该院承担的国家“十一五”科技支撑计划重点项目“以量子物理为基础的现代计量基准研究”中《辐射法测量热力学温度研究》通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题通过对金属一碳高温热力学温度的研究，在国内首次实现辐射法测量热力学温度，完成对高温固定点的热力学温度赋值，相对标准不确定度达到（1．0～1．7）×10—4，标志着我国高温计量步入国际先进行列和前沿研究领域。

双圆柱微波谐振测量热力学温度的研究

热力学温度是客观世界真实的温度,是制定国际温标的基础。本文针对目前热力学温度测量技术相对滞后于物理学发展、测量周期长和难以实用化的现状,结合量子力学的从头算理论和双圆柱微波谐振方法测量了313 K附近的热力学温度,测量得到的热力学温度值和ITS90国际温标的温度之间的差异为2.40 mK,测量的相对标准不确定度为14×10^(-6)。进一步分析了测量不确定的来源,预期在300～400K测量热力学温度的相对标准不确定度能达到5×10^(-6)。

基于铯133原子D1线直接吸收光谱的多普勒展宽热力学温度测量

玻尔兹曼常量的定值致使温度测量逐步从协议温标向热力学温标过渡。为实现一种量子化的热力学温度测量传感方案,利用直接吸收光谱方法精密测量铯133原子D1(6S^(1/2)→6P^(1/2))跃迁吸收谱线,依据谱线多普勒展宽分量获得原子气体在该平衡态下的热力学温度。实验验证将外腔扫描激光器输出频率锁定于精密波长计,实现1000s稳定时长条件下10^(-9)量级的频率稳定度;通过振幅型声光调制器闭环控制实现优于1000∶1的测量信噪比;通过福格特线型拟合得到多普勒展宽半高全宽宽度。在室温条件下,初步结果显示温度测量误差为0.12%。由此验证了基于原子直接吸收光谱的多普勒展宽测温方法可用来实现芯片尺度、免标定的热力学温度测量。

激光工作物质系统的负温度状态与负的热力学温度

从玻耳兹曼发布律出发，对处于负温度状态（即实现粒子数反转）的三能级激光工作物质系统的热力学温度进行了讨论，指出在负温度状态下，粒子系统的热力学温度仍可以大于零，证明了负温度状态并不等同于热力学温度Ｔ＜０的状态。

关于“摄氏温度”与“热力学温度”的师生对话录

'摄氏温度'与'热力学温度'是中学物理与现代科学技术中常用的两种温度.本文以师生对话的形式叙述温标与温度、摄氏温度与热力学温度的区别和联系,对华氏温度做简单介绍,并对这三种温度进行比较.学生:老师在讲课中有时说温度,有时说温标,温度与温标是什么关系?

环己烷热力学性质的研究

用小样品全自动低温绝热量热计测量了环己烷在80～340K温区的等压摩尔热容,建立了摩尔热容与热力学温度的函数关系,计算了热力学函数的变化量.由Van’t Hoff方程计算了环己烷的纯度.

一本富有特色的热力学教材

莫斯科大学巴扎洛夫(БазоровИ.П.)教授著《热力学》(Термодинамика)第三版已经由我和张毓昌译成中文,由高等教育出版社1988年10月出版了。这是一本富有特色的热力学教材。

小型化气体声学温度计的研究

为促进气体声学原级测温技术的实用化发展,基于圆柱气体声学共鸣法测量热力学温度的原理,研制了内径10 mm、外径12 mm、内长40 mm的小型化气体声学温度计,采用优化的声学传感器提高了待测声压强度,开展了常压下常温至782 K的实验测试。对采用声波导管的小型化圆柱腔内常压空气进行测量,结果显示,在782 K时的声学共鸣频率相对标准偏差小于0.2%;修正了边界层及导管扰动后,基于空气声速的热力学关系,以常温为相对法的参考,获得了407~782 K的热力学温度,测量不确定度为0.76~2.93 K(k=1)。该研究为原级气体声学温度计在恶劣或特殊环境下的应用提供了可能。

微波谐振法应用于高温气体声学温度计的研究

高于335 K的热力学温度T与国际温标ITS-90温度(T_(90))之间的差异T-T_(90),是当前国际温度计量前沿研究的重点与难点。基于气体声速获得热力学温度的方法是该温区具有测量不确定度优势的方法,气体声速可通过声学共鸣法测得的声学共振频率和腔体尺寸获得。微波谐振法是高温区实时、原位获得腔体尺寸和热膨胀性的技术路线。通过优化高温气体声学热力学温度测量装置,提升温度和压力稳定性;采用自研的耐高温微波传感器,测量了335 K至493 K圆柱腔内的微波谐振频率,相对标准偏差为(2~13)×10^(-8);通过微波谐振频率获得了腔体尺寸随温度的变化关系,验证了几何尺寸的稳定性;同时实时获得圆柱腔内气体的折射率和压力,用于分析流动气路产生的压差。研究结果可为精密测定335 K以上T-T_(90)提供重要基础。