温度特征参量的计算
温度、水汽压、湿度计算公式
温度、⽔汽压、湿度计算公式⼀、温度1、露点温度露点（或霜点）温度： dew temperature。
露点温度指空⽓在⽔汽含量和⽓压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。
形象地说，就是空⽓中的⽔蒸⽓变为露珠时候的温度叫露点温度。
当空⽓中⽔汽已达到饱和时，⽓温与露点温度相同；当⽔汽未达到饱和时，⽓温⼀定⾼于露点温度。
所以露点与⽓温的差值可以表⽰空⽓中的⽔汽距离饱和的程度。
⽓温降到露点以下是⽔汽凝结的必要条件。
湿空⽓在定压冷却（降温）过程中，发⽣凝结现象（达到饱和）时的温度。
对于冰⾯饱和，则为霜点T f。
这在⽇常⼯作中最容易从地⾯天⽓报告、⽓压表、⾼空压、温、湿记录⽉报表等资料来源中获得的特征参量。
2. 温度露点差 T-T d （K ,℃）探空报中常有这项资料，在已知温度和温度露点差的情况下，就可以求出露点温度。
⼆、⽔汽压⽔汽压（e）是指湿空⽓中汽态⽔（⽔汽）本⾝的压强（分压强），当空⽓饱和时便是饱和⽔汽压。
⽔汽压（e）是空⽓中⽔汽所产⽣的分压⼒(分压强)。
国际制单位为百帕(hPa)。
饱和湿空⽓就是指露点、⽓温相等的空⽓。
饱和⽔汽压（e s）被定义为在⼀定温度下⼀定体积空⽓中，⽔汽达到最⼤限度含量时的分压强，因此，e s仅仅是温度的函数。
⽽e不仅仅是温度的函数还是⽔汽含量多少的函数。
1、饱和⽔汽压饱和⽔汽压（E）是⽔汽达到饱和时的⽔汽压强。
饱和⽔汽压⼤⼩与温度有直接关系。
随着温度的升⾼，饱和⽔汽压显著增⼤。
空⽓温度的变化，对蒸发和凝结有重要影响。
⾼温时，饱和⽔汽压⼤，空⽓中所能容纳的⽔汽含量增多，因⽽能使原来已处于饱和状态的蒸发⾯会因为温度升⾼⽽变得不饱和，蒸发重新出现；相反，如果降低饱和空⽓的温度，由于饱和⽔汽压减⼩，就会有多余的⽔汽凝结出来。
饱和⽔汽压是⼀个与温度有关的函数，其经验计算公式为：1.1 Emanuel 推荐的公式其中E的单位是hPa，T的单位是绝对温标K，与摄⽒温度t（℃）的关系是：1.2 Tetens 公式1.3 修正的Tetens 公式t 为摄⽒度，在-35℃ +30℃范围内，该公式与Tentens公式的误差⼩于0.3%。
热力学参数
q 622e p 0.378e
式中 p ， e 仍以 hPa 为单位。
（4.1.7）
8．饱和比湿 qs 饱和湿空气中含有的水汽与湿空气质量之比。
qs 0.622es 克 / 克 p 0.378es
622es 克 / 千克 p 0.378es
0.622 e 克 / 克 Pe
622
P
e
克 e
/
千克
（4.1.9）
M v , M d 分别为湿空气中的水汽和干空气的质量 v , d 分别为水汽和干空气的的密度 P 为气压， e 为水汽压，均以 hPa 为单位。
10．相对湿度 RH 实际水汽压与同温下饱和水汽压之比。
RH e 100% es
一般情况下，
q
4
102
克/克，所以
R Cp
的值总在
0.288
和 0.285 之间变化，变化范围很小，日常计算中选取
R 0.286 较为适合，因此
Cp
T
P0
0.286
P
上式是常用的位温计算公式。
（4.3.2）
位温是一个重要的温度参量，在干绝热过程中位温 是守恒的。
可以用它来比较不同气压情况下空气质块的热力 差异，来分析大气的稳定度状况;
常用的参量有：
露点 Td ， 温度露点差 T Td ，
水气压 e ，
绝对湿度 a （也称为水汽密度 v ），
比湿 q ， 混合比 W ， 相对温度 RH 饱和差 d 等等
1．露点（或称露点温度） Td 空气在定压冷却过程中，发生凝结现象时的温度。
这在日常工作中最容易从地面天气报告、气压表、高空 压温湿记录月报表等资料来源中获得的温度特征参量。
温标9
温标2014190102004 航空航天学院王云川1、经验温标经验温标的建立三要素：为了定量地进行温度的测量，必须确定温度的数值表示方法，即温标（1）选择测温物质和测温参量。
即选择某一特定物质的某一随温度变化的属性（表示这种属性的物理量，叫测温参量）来标记温度。
当温度改变时，不仅液体体积会随之变化，物质的其他物理属性，如一定容积气体的压强、一定压强气体的体积、导体的电阻、灯丝颜色、热电偶电动势等都会发生变化。
原则上讲，任一物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而单调地变化，都可以被选用来标记温度。
（2）规定测温参量随温度的变化关系。
即要将所选择的测温参量的变化与温度变化联系起来，对测温参量随温度的变化关系作出某种规定，然后根据这个规定来确定温度的数值。
为了简单起见，一般规定测温参量与温度之间呈线性关系。
（3）选择参考点，并规定其数值。
选择便于复现的某个温度点为参考点，并给予它们一定的数值，这样其他各点的温度数值才可以再根据测温参量随温度的变化关系而确定出来。
建立温标必须具备的三个要素当中，前两个为测温依据，后一个为标度方法。
不难看出，这样建立的温标所测温度依赖于测温物质和测温参量的选择。
这种利用特定测温物质的特定测温参量建立的温标统称为经验温标。
经验温标具有相对性，即当我们规定某一测温参量随温度作线性变化而建立起某种经验温标后，再利用这种温标制成的温度计去测量其他测温参量随温度的变化关系时，它就不再是线性的了。
这就是说，根据每种经验温标所进行的温度测量，只是相对于该种温度所赖以建立的测温依据来说才是正确的。
2 、理想气体温标由于经验温标具有相对性，就需要选定某一特定种类的温度计作为标准，来调整其他各种温度计的标度，同时在恒温点的规定与分度不同的温标间建立起某种对应关系，这在建立标准温标之后是很容易进行的。
19 世纪中叶，对气体性质的研究已经很成熟了，建立起了一些气体定律，能够较正确地反映气体膨胀的规律。
温度不确定度计算公式
温度不确定度计算公式
一般来说，温度不确定度的计算可以使用以下公式：
δT = √(δA² + δB² + δC² + ...)。
其中，δT代表温度的不确定度，δA、δB、δC等代表不同测
量参数的不确定度。
在实际应用中，不同的测量方法和仪器会有不同的不确定度计
算公式。
例如，在使用温度计测量温度时，会考虑到温度计的精度、重复性等因素，从而计算出温度的不确定度。
温度不确定度的计算可以帮助科学家和工程师评估温度测量结
果的可靠性，并且在实验设计和产品制造中提供重要的参考。
因此，正确地应用温度不确定度计算公式对于确保实验结果的准确性和产
品质量至关重要。
实验一、热敏电阻应用——温度传感实验.docx(1)
实验一、热敏电阻应用——温度传感实验一、实验目的（1）了解热敏电阻的工作原理。
（2）了解热敏电阻电路的工作特点及原理。
（3）了解温度传感模块的原理并掌握其测量方法。
二、实验内容利用转换元件电参量随温度变化的特征，对温度和与温度有关的参量进行检测。
三、实验原理1. NEWLab温度传感模块认识（1）温度传感模块的电路板认识1）温度/光照传感模块电路板认识温度/光照传感模块电路板结构图：①温敏或光敏电阻传感器②基准电压调节电位器③比较器电路④基准电压测试接口J10，测试温度感应的阀值电压，即比较器1负端（3脚）电压⑤模拟量输出接口J6，测试热敏电阻两端的电压，即比较器1正端（2脚）电压；⑥数字量输出接口J7，测试比较器1输出电平电压⑦接地GND接口J22）继电器模块电路（电路图如下）继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化，使被控制的输出电路导通或断开的自动控制器件。
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器模块电路图：3）指示灯模块和风扇模块电路板认识指示灯模块接到继电器的常开开关上，风扇接入继电器的常闭开关上，当温度传感模块输出低电平时，风扇模块工作，指示灯模块停止工作；当温度传感模块输出高电平时，继电器工作，常开和常闭开关工作状态发生变化，指示灯模块开始工作，风扇模块停止工作。
（2）温度传感模块场景模拟界面认识四、实验步骤1. 启动温度传感模块温度传感模块工作时需要有四个模块，分别是温度/光照传感模块、继电器模块、指示灯模块、风扇模块。
（1）将NEWLab实验硬件平台通电并与电脑连接。
（2）将温度/光照传感模块、继电器模块分别放置在NEWLab实验平台一个实验模块插槽上，指示灯、风扇模块放置好，并将四个模块连接好。
高中物理人教版温度和温标
探究系统达到热平衡时的特征 1.用温度计测量一杯热水的温度时,要等到温度计的示数稳定 后再读数,并且要使温度计保留在水中,原因是什么? 【思路分析】温度计测量温度的原理是热平衡定律。当两个系 统达到热平衡时,两个系统的温度相同。所以，当温度计的示 数稳定后,说明温度计和热水达到热平衡,温度相同。因此，温 度计的示数即为热水的温度。
【规律方法】判断系统是否达到热平衡的标准 系统的温度是否相等是判断两个系统是否达到热平衡的惟一标 准。若温度相等,两个系统达到热平衡,否则就未达到热平衡。
温度计与温标 1.温度计能够用来测量温度的基本原理是什么？ 提示：热平衡定律。例如，温度计跟物体A处于热平衡，它同 时也跟物体B达到热平衡，那么A的温度与B的温度相等。温度 计与待测物体达到热平衡时，二者温度相同。 2.温标是定量描述温度的方法，那么如何确定一个温标？ 提示:第一,选择某种具有测温属性的测温物质;第二,了解测温 物质随温度变化的函数关系;第三,确定温度零点和分度的方法。
提示: (1)当系统处于平衡态时,系统应该不受外界的影响,但 任何系统完全不受外界影响又是不可能的,所以说平衡态是一 种理想情况,(1)正确。 (2)处于热平衡的两个系统具有相同的温度,所以(2)错误。 (3)绝对零度是温度的下限,只能接近,而不能达到,所以(3)错 误。 (4)热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273.15 K,所以1 K 不等于1 ℃,但热力学温度升高1 K与摄氏温度升高1 ℃相同, 所以(4)错误。
体的压强和温度不再变化时,就可判断容器内气体达到平衡态。
3.当系统处于平衡态时,系统的所有性质都不随时间变化,是绝 对不变吗? 提示:平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影 响是不可能的，即使系统处于平衡态，仍可能发生偏离平衡状 态的微小变化。 【知识点拨】平衡态的理解 热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地 做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现 为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体 处于静止或做匀速直线运动的状态。
第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律
Q k NA
29
例2（4694）某理想气体在P-V图上等温线与绝热线相交于 A点，如图，已知A点的压强P1=2×105Pa，体积 V1=0.5×10-3m3，而且A点处等温线斜率与绝热线斜率之 比为0.714，现使气体从A点绝热膨胀至B点，其体积 V2=1×10-3m3 。求 （1）B点处的压强 （2）在此过程中气体对外作的功
证明: 理想气体分子平均动能的增量 k
i k ( kT ) 2
i k T 2
28
对等压过程 Q C P T
i k k T 2 m 一摩尔刚性分子 1 M
i Q k 2 CP
Q T CP
理想气体
CV i i R k 2 2 NA NA
11
1.等容过程 （1）特征： V=恒量 ，dV=0， 参量关系: P/ T = 恒量 （2）热一律表式：
P
V
dQ dE
(Q )V E
意义：
对有限变化过程
系统吸收的热量全部用来增加系统本身的 内能。
12
（3）定容摩尔热容：1摩尔气体在等容过程中， 温度升高（或降低）1K所吸收（或放出） 1 dQ 的热量。 CV ( )V dQ CV dT dT
o
（ 1）
b
37
V
解： A1 ΔE1 Q1
A2 ΔE2 Q2
P a
（ 1）
（ 2）
A绝热 ΔE绝热 0
因为气体膨胀，
A1 0 A2 0
o
Eab A绝热
b V
A绝热 0
内能增量与过程无关，只与始末两态有关。 E1 E2 E绝热 Eab 0
壁面温度分布的高超声速平板边界层稳定性分析及转捩预测
壁面温度分布的高超声速平板边界层稳定性分析及转捩预测Liu Lu;Cao Wei【摘要】针对来流马赫数为4.5、6.0和7.0的高超声速平板边界层,取30km高空处的气体参数,壁面为等温、绝热和温度分布等3种不同条件,采用eN方法进行转捩预测.其中,壁面温度分布条件下,在等温壁(冷壁)和绝热壁之间,给出4种流向分布进行分析.取扰动的初始幅值为0.3‰,以幅值达到1.5％作为转捩判断依据.结果表明:当温度为来流温度时,等温壁面条件的转捩位置最靠前,并随马赫数增大更加靠前;绝热壁面条件的转捩位置随马赫数增大而推后;壁面温度分布条件下,在相同时刻,马赫数越大,转捩位置越靠前.相同马赫数下,壁面温度较高者转捩位置较靠后(马赫数为7.0时,不完全满足此规律).在马赫数为4.5和6.0时,绝热壁面条件转捩由第一模态主导,其余情况主导转捩的都是第二模态.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2018(032)006【总页数】8页(P41-48)【关键词】高超声速;平板边界层;壁面温度分布;eN方法;转捩【作者】Liu Lu;Cao Wei【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】O354.40 引言高超声速飞行器是航空航天技术领域研究和发展的重点，有许多关键问题亟待解决，其中之一就是如何准确预测高超声速边界层的转捩位置[1-2]，因其直接影响到气动力、气动热计算的准确性，这是高超声速飞行器设计的基础。
在航空工业领域，eN方法被认为是预测转捩位置的最有效方法，其中，N值往往结合实验和飞行数据给出。
但高超声速风洞实验存在诸多难点，且早期eN方法忽略了多种因素影响，如今正在逐步完善[3-4]。
Chen等[5]对Ma=3.5条件下尖锥和平板模型的转捩现象进行了研究，发现绝热壁条件下测量得到的N=10的转捩预测位置与线性理论结果吻合良好。
Malik[6]也用eN方法对Ma=3.5条件下尖锥转捩位置进行了研究，并将N值调整为5，这与一般公认的N=9～11相差甚远。
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单纯的温度参量很少，除了气温T外，
只有位温θ。
位温
把空气块从它原有的温度和压强经干绝热膨胀或压缩到
标准气压时所具有的温度，标准气压常取1000 hPa。
表达式：
其中： T 空气的绝对温度（K） p0 标准气压，常取 1000 hPa
p 气块原有压强（hPa）
R 是气体常数， Cp 是定压比热 R/Cp≈0.286
R=Rd(1+0.61q)；Rd=287 J/℃· Kg Cp=Cpd(1+0.85q)；Cpd=1004 J/℃· Kg
R/Cp= Rd(1+0.61q)/ Cpd(1+0.85q)
≈(1-0.24q) Rd/ Cpd
一般情况下，q﹤4×10-2g/g，所以R/Cp的值总 在0.288和0.285之间变化，变化范围很小，日常 计算中选取R/Cp=0.286较为合适。
位温是一个重要的温度参量，在干绝热过程中位
温是守恒的。
可以用它来比较不同气压情况下空气质块的热力
差异，来分析大气的稳定度状况。
在使用位温分析天气问题时，一定要注意天 气过程是否满足绝热条件或者近于满足绝热 条件，因此在伴有降水或天气过程中有明显 的非绝热增温的情况下，最好考虑位温的变 化或者改用其他更具保守性的温湿参数。