实验1 温度测定

1．普通温度表 普通温度表用于读取观测时的温度，一般采用 水银温度表，但测量-36℃以下的低温时则使用酒精 温度表。普通温度表主要有干湿球温度表和地面普 通温度表。测量地面温度的普通温度表称地面普通 温度表；测量空气温度的普通温度表称为干球温度 表，如果普通温度表的感应球部包裹着湿润的纱布， 便为湿球温度表，湿球温度表和干球温度表配合可 测量空气湿度。干湿球温度表主要有百叶箱干湿表 和通风干湿表，百叶箱干湿表安置在百叶箱中，测 量1.5m高度的空气温湿度；通风干湿表是一种带有 机械通风装置的便携式的测量空气温湿度的仪器， 常用于小气候观测和野外考察观测。
玻璃液体温度表主要由感应球部、毛细管、刻 度磁板和外套管四个部分构成，见图2-1，读数精确 到0.1℃。常用的温度表主要有普通温度表、最高温 度表、最低温度表、曲管地温表和直管地温表等， 除普通温度表中的干湿球温度表的刻度分度为0.2℃ 外，其它的温度表的刻度分度均为0.5℃。
图2-1 普通温度表
2．最高温度表 最高温度表用于测量一段时间内出现的最高温度，采用水银 温度表。其构造与普通温度表基本相同，不同之处是将最高温度 表靠近感应球部的毛细管制成更细小的狭窄细管，或在感应球部 的底部固定一枚玻璃针，针尖插入毛细管内使这一段毛细管变窄， 如图2-2。温度升高时，感应球部受热，球部内的水银体积膨胀， 压力增大，迫使水银挤过窄口进入毛细管；温度降低时，感应球 部失热，球部内的水银体积收缩，但由于水银体的内聚力小于通 过窄口时的摩擦力，毛细管中的水银无法缩回球部，水银柱在窄 口处断裂，窄口以上毛细管中的水银柱仍停留在原处。因此，毛 细管中的水银柱上端所示的温度即为过去一段时间内曾经出现过 的最高温度。
图2-3 最低温度表
4．曲管地温表 曲管地温表用于测量浅层土壤温度，以水银作为测温 液体，在曲管地温表表身靠近感应球部处弯曲成135°的 折角，如图2-4。一套曲管地温表通常有四支，分别测量5、 10、15、20cm深度的深层土壤温度，测量的深度越深， 表身的长度越长，在安装时曲管地温表的示数部分都能露 在地面上，以便于观测读数。
图2-8 曲管地温表的安装
（四）温度的观测方法 在常规地面气象观测中，温度在每天02、08、 14、20时（北京时）进行观测。最高温度和最低温 度每天观测一次，在20时进行，读数后要对最高温 度表和最低温度表进行调整。
在对温度表进行观测读数时，视线应与毛细管 水银或酒精柱的顶端齐平，先读小数，后读整数， 精确到一位小数。读取最低温度时视线应平直地对 准蓝色哑铃状游标远离感应球部的一端，观测最低 温度表酒精柱时，视线应平直地对准酒精顶端凹面 中点的位置。
图2-2 最高温度表
3．最低温度表
最低温度表用于测量一段时间内出现的的最低温度，采用酒精 温度表。在最低温度表毛细管的酒精柱中，有一个可以移动的哑铃 状的蓝色（藏青色）小游标，如图2-3。当温度降低时，感应球部的 酒精体积收缩，使毛细管中的酒精柱向感应球部收缩，由于酒精柱 凹面的表面张力大于毛细管壁对游标的摩擦力，游标被酒精柱凹面 推着向低温方向移动；而当温度升高时，感应球部的酒精体积膨胀， 由于此时没有酒精柱凹面的表面张力作用于游标，酒精对游标的作 用力小于毛细管壁对游标的摩擦力，膨胀的酒精可由游标的周围慢 慢通过，而不能带动游标移动，游标仍停留在原处。因此，蓝色哑 铃状游标远离感应球部一端所示的温度即为过去一段时间内曾经出 现过的最低温度。
图2-4 曲管地温表
5．直管地温表
直管地温表用于测量深层土壤温度，以水银作为测温液体。一套直 管地温表通常有四支，分别测量40、80、160、320cm深度的深层土壤温 度。直管地温表构造如图2-5，温度表装在带有铜底帽的保护框内，保护 框中部有一长孔，使温度表的示数部分显露以便于读数。保护框的顶端连 接在一根木棒或三节棒上，测量的深度越深，木棒的长度越长。木棒和保 护框安放在一根硬橡胶套管中，木棒顶端有一金属盖，可盖住套管口。直 管地温表在安装时将套管垂直埋入土中，观测时需将温度表从套管中抽出 进行读数。直管地温表主要用在常规地面气象观测中，农业及其它方面很 少用到。
小百叶箱内的观测顺序是：干球温度表、湿球 温度表、最低温度表酒精柱、毛发湿度表、最高温 度表、最低温度表游标、调整最高温度表和最低温 度表。 大百叶箱里，先观测双金属片温度计，后观测 毛发湿度计，读数后要作时间标记。
地温表的观测顺序是：地面普通温度表、地面 最低温度表酒精柱、地面最高温度表、地面最低温 度表游标、5cm、10 cm、15 cm、20 cm曲管地温表、 调整地面最高温度表和最低温度表。 最低温度表每天08时和20时二次观测读数。在 高温季节时，最低温度在08时观测，观测后将地面 最低温度表收回，放在阴凉处或室内，20时观测时 再放回原处，但在出现雷雨天气时应及时将最低温 度表放回原处；在冬季地面积雪时，应将地面温度 表从雪中取出，水平安放在未被破坏的雪面上，对 雪面温度进行观测和读数。
图2-6 小百叶箱内仪器的安装
大百叶箱内，靠前的下面的架子上放置双金属片 温度计，温度计感应部分离地面1.5m。靠后的上面的 架子上放置毛发湿度计。
（三）地温表的安装 常用的地温表主要有地面温度表和曲管地温表，在地面气 象观测场中安装在靠南侧的面积为2m×4m的疏松平整的裸地 上。 地面温度表一套为三支，分别是地面普通温度表、地面最 低温度表和地面最高温度表。三支地面温度表水平地平行安放 在地面上，从北向南依次为地面普通温度表、地面最低温度表 和地面最高温度表，表间相隔约5cm，温度表感应球部朝东， 感应球部和表身一半埋入土中，一半露出地面，感应球部埋入 土中的部分必须与土壤紧密相贴，如图2-7所示。
最高温度表的调整方法是：用手握住温度表表身中部， 感应球部向下，手臂伸直，稍离身体将温度表前后甩动，甩 动与刻度磁板面平行，直到毛细管水银柱示数接近当时的普 通温度表。调整后将最高温度表放回原处时，应先放感应球 部，后放表身，以免毛细管水银柱上滑。 最低温度表的调整方法是：将温度表感应球部向上抬起， 表身倾斜使游标滑动到毛细管酒精柱的顶端。调整后将最低 温度表放回原处时，应先放表身，后放感应球部，以免游标 下滑。
三种温标的换算关系如下：
摄氏温标：C=5/9(F-32)
华氏温标: F=9/5(C+32) 绝对温标: K=273.15+C
二、温度表的种类及构造原理 温度表（玻璃液体温度表）一般采用水银或酒 精作为测温液体，利用水银或酒精热胀冷缩的特性 来对温度进行测量。 水银性能稳定、导热系数大且不浸润玻璃，精 度和灵敏度高，因此玻璃液体温度表多采用水银温 度表，但水银的凝固点较高，为-38.9℃，不能用于 测量-36℃以下的低温. 酒精的稳定性和导热性、精度和灵敏度均较水 银为差，且浸润玻璃，但酒精的凝固点很低，为117.5℃，故测量-36℃以下的低温时要采用酒精温度 表，并且用于测量最低温度的最低温度表因其特殊 的构造亦采用酒精温度表。
百叶箱通常由木质或玻璃钢材料制成，箱体四 壁均由两层薄的百叶组成，叶片呈人字形排列，叶 片与水平面的夹角约为45°，箱底由三块平板组成， 中间一块稍高，箱顶为两层平板，上层稍向后倾斜。 百叶箱水平安装在一个特制的百叶箱支架上，支架 顶端高出地面125cm，安装时使百叶箱的箱门对准 正北,门下百叶箱支架旁安放一个小的台各种常用温度表和温度计的构造 原理和使用方法，并能独立完成测温仪器的安装、 观测读数和温度记录的整理工作。 【实习仪器】 普通温度表、最高温度表、最低温度表、曲管 地温表、双金属片温度计、通风干湿表、电测温度 表、百叶箱等。
【实习内容】 一、测温方法和测温仪器 温度是征表物质冷热程度的物理量，反映物质所具内能的多 少，它是基本的气象要素之一，也是气象、农业、林业、生态、 环境等众多学科中普遍使用的热量指标。实际中对温度进行测量 的项目主要有空气温度、地面及其它表面温度、土壤温度、水温 等。 温标是用于衡量物体温度大小的量度标尺。制定温标时，常 以标准大气压力下纯水的冰点和沸点作为基准点，再把这两点之 间等分为若干份，每份为一度。常用的温标有摄氏温标、华氏温 标和绝对温标，摄氏温标的单位为摄氏度℃，是将标准大气压力 下纯水的冰点作为0℃，沸点作为100℃，中间等分为100份，每份 为1℃；华氏温标的单位为华氏度℉，是将标准大气压力下纯水的 冰点作为32℉，沸点作为212℉，中间等分为180份，每份为1℉； 绝对温标的单位为开尔文K，是根据理想气体的在一定压力下， 体积和温度之间的线性关系得到的，又称为标准温标、热力学温 标或开尔文温标。我国在实际工作和日常生活中均采用摄氏温标。
图2-7 地面温度表的安装
曲管地温表一套为四支，分别测量5、10、15、20cm深度的浅层土 壤温度。曲管地温表安装在地面最低温度表的西边约20 cm处，按5、10、 15、20cm深度顺序由东向西排列，感应部分朝北，表身与地面成45° 的夹角，各支地温表表间相隔约10cm。曲管地温表如图2-8所示，安装 时，先挖一段长度约40cm的沟，沟呈三角形，自东向西逐渐加宽加深， 西侧约20cm宽。沟的南壁为东西向，为一向北加深的倾斜坡面，与水平 面成45°左右的夹角；沟的北壁垂直向下，与沟的南沿成30°左右的夹 角；沟的西壁垂直向下，与沟的南壁垂直。然后用尺在沟的南壁量出各 支地温表的水平位置，表间相隔约10cm，在沟的北壁量取各支地温表感 应球部的安装深度，由东向西分别为5、10、15、20cm，并分别安放对 应深度的地温表，地温表的表身贴沟的南壁与水平面成45°左右的夹角， 表身示数部分下端的红色标记与地面平齐。最后小心地用土将沟填平， 并适度培紧。
（五）温度表的器差订正 温度表由于制造的材料、技术和测温液体日久变化等原 因，通常都存在有不同程度的仪器误差，这种仪器误差通常 简称为器差。在每支温度表出厂前或送到专业部门重新检定 时，检定人员将温度表和标准温度表进行鉴定比较，得出温 度表的器差订正值，并制成温度表的器差订正表，列在该温 度表的鉴定证上。 温度表的观测读数必须进行器差订正，消除温度表本身 的误差后，才能得到实际的温度值。对观测读数进行器差订 正时，首先对照温度表的表号找到该温度表所对应的器差订 正表，并在器差订正表中找出观测读数所处的温度范围所对 应的器差值，然后将观测读数与器差值相加即得到实际的温 度值。订正公式为： 实际值 = 读数值 + 器差（订正值）