大气探测学复习 第四章 温度

温度：

从宏观上讲，温度是反映物体冷热程度的一个物理量；从微观上讲，温度是描述大量分子运动平均动能的一个物理量，也就是说它反映了大量分子无规则运动的剧烈程度。

温度表测温原理

达到热平衡的不同物体具有相同的温度。

温标：

衡量温度的尺度。

换算：t=5/9(τ-32） T=273.16+t

热平衡

当两个冷热不同的物体相互接触时就会发生热传导现象，较热的物体总是将热量传送到较冷的物体，直到这两个物体的冷热程度相同为止。

地温测量内容

地表温度，地表最高最低温，5,10,15,20厘米地温(曲管地温表)，40,80,160,320厘米地温(直管地温表)

气温测量内容

地面气温,高空气温

试述玻璃液体温度表的测温原理，并比较水银与酒精温度表的优缺点。

玻璃液体温度表是利用装在玻璃容器中的测温液体随温度改变引起的体积膨胀，从液柱位置的变化来测定温度的

优缺点：水银不沾湿玻璃，不易变质，易得到纯度高的，酒精容易沾湿玻璃，易变质，不易制取纯度高的

最高温度表

最高温度表的构造与一般温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分与毛细管之间形成一窄道。当温度升高，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的水银，由于通道窄，不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度。

最低温度表

最低温度表中的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标。当温度下降，酒精柱相应下降，酒精柱顶端张力带动游标下降；当温度上升，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原位置，因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度。

热滞现象

由于温度表在与被测介质建立热平衡需要一定的时间，所以温度表反映出介质的温度变化，总是落后于实际变化的，温度表的这种性质称为热惯性或热滞现象，由此引起的误差称为热惯性误差或热滞误差.

热滞系数值大小与哪些因素有关？

和温度表在时间dτ内吸收（或损失）的热量，热交换系数，实现热量交换作用的温度表的表面积，温度，介质温度有关。

金属电阻温度表原理

金属或合金的电阻随温度变化的特性。

双金属片测温原理是什么？试从测温公式讨论如何提高双金属片的测温灵敏度？

双金属片是将两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起。如果膨胀系数大的金属片在下面，膨胀系数小的金属片在上面，当温度升高时，双金属片将成凹形，温度降低时成凸形，随着温度的变化，双金属片的曲率也就随之变化，这样就可利用双金属片曲率随温度变化的特性来测量温度。

热电偶测温原理

将两个不同的金属导体连接成一个闭合回路。若两端接触点的温度不同，就会产生温差电动势，回路中就有电流产生。接触点的温差越大，回路中电动势也就越大，这种现象叫热电现象。

测温方法主要有哪两种？

一种是测定热电偶回路中温差电动势的电位计法；另一种是测定热电偶回路中电流的检流计法

金属电阻温度表与热敏电阻温度表的测温特性有何不同？

金属电阻温度表:金属导体电阻的阻值随温度的升高而增大根据电阻和温度的这种关系，只要测定金属电阻的阻值，就可知导体所处环境的温度。

半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此它具有负温度系数,根据电阻和温度的这种关系，只要测定电阻的阻值，就可知半导体所处环境的温度。

常用的金属电阻温度表使用的金属是哪一种，为什么？

铂,铂电阻的性能稳定，电阻率大,易于提纯，而且电阻与温度的线性关系较好，工艺性能也好，可以加工成极细的铂丝，常用来制作标准温度表。

温度表在介质温度保持不变、呈线性变化或周期性变化时，其热滞误差各有何特点？

不变：(t-θ)/(t0-θ)=e-τ/λτ一定时，λ愈小，ｔ愈趋近于θλ一定时，τ愈长，ｔ愈趋近于θτ＝λ时，ｔ－θ＝ (t0－θ)ｅ－1

线性：介质温度呈线性变化时：θ=θ0+βτ式中β=dθ/dτ是介质温度的变化率，是一个常数,设初始条件τ＝0时，t＝t0 =θ0 ，则

t-θ=-βλ(1-e-τ/λ) 当τ/λ＞5 ，即感应时间远大于热滞系数λ时，上式简化为ｔ－θ＝－βλ，说明ｔ－θ为一常数，且βλ的乘积越大，热滞误差越大；β为正时，ｔ<θ，即仪器温度示度偏低，β为负时，ｔ>θ，即仪器温度示度偏高。

周期:介质温度呈简单的周期为Ｔ、振辐为Ａ的正弦变化形式时，θ=θ0+Asin(2πτ/T)设初始条件τ＝0时，ｔ＝θ，则

（1）温度表示度也呈周期性变化，其周期也是Ｔ

（2）温度表示度的振辐小于介质温度的振辐，为介质振辐的

（3）温度表示度有位相落后，其落后相角为从以上分析可以看出，只有当Ｔ>>λ时，示度的变化才能充分接近实际温度的变化。

13、为什么地表温度的测量要比空气温度的测量复杂？

地表面及贴地层的温度梯度往往很大，要使传感器只与土壤表面进行热交换，而不受地表面以下土壤或贴地层空气的影响是不可能的。防辐射问题不能用遮蔽阳光的方法，否则遮蔽处的热交换状况与周围地表将有所不同，而不加遮蔽则阳光直射造成辐射误差影响增大。

即使同一块地面（裸地），由于地表不同部位的物理、化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同，测出来的温度也会有较大的差别。测量土壤表面温度理想的仪器是非接触式的红外辐射计。世界各国对地表温度测量仪器的安装方法不尽相同，有的将传感器直接放在地面；有的将传感器的一半埋在地中一半暴露在空气中；还有的则不进行土壤表面温度观测。测量地中温度相对较容易和准确。因为温度传感器埋入地中只与周围土壤进行热交换，不受其他条件影响，同时深度越深地中温度变化越缓慢