摘 要:熱學(xué)計(jì)量儀器檢定與計(jì)量規(guī)程,是研究關(guān)于熱學(xué)系統(tǒng)是否達(dá)到平衡的的課題。這是一個(gè)比較復(fù)雜的課題,所以我們必須首先了解熱學(xué)有關(guān)的量與單位問題。本文對計(jì)量與熱學(xué)系統(tǒng)的所處的狀態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行分析,通過檢定溫度計(jì)和計(jì)量對這個(gè)課題進(jìn)行了說明。檢測計(jì)量儀器是個(gè)十分復(fù)雜的工作,要想成功的完成這項(xiàng)工作,那么就必須對熱學(xué)儀器有著深刻的了解以及研究,必須熟練地掌握各個(gè)計(jì)量之間的轉(zhuǎn)換等等。
關(guān)鍵詞:計(jì)量儀器檢定;計(jì)量規(guī)程;研究;熱學(xué);檢定
中圖分類號:TB94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004-7344(2018)12-0246-02
1 熱學(xué)的單位與量
隨著熱學(xué)學(xué)科的不斷發(fā)展,與熱學(xué)相關(guān)的量與單位亦在不斷的增加。以下我會(huì)舉一些例子來說明。在下面的一些例子中,只能用于熱學(xué)的,我會(huì)在后面標(biāo)注出它們的學(xué)術(shù)專用名。如:相對壓力系數(shù)(relative pressure coefficient);等溫圧縮率(isothermal compressibility);瓦特每平方米;馬休系數(shù);線膨脹系數(shù)等等。我按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理所得就是以上這些了。當(dāng)然,這些只是眾多計(jì)量單位制中的一少部分,在悠久的熱學(xué)歷史當(dāng)中,存在著大量的熱學(xué)計(jì)量單位。由此也可以看熱學(xué)是物理學(xué)當(dāng)中不可或缺的一門學(xué)科?;蛟S在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中這些大量的計(jì)量單位會(huì)使初學(xué)者眼花繚亂,但就是這些單位組成了豐富多彩的熱學(xué)世界,他們都有著不可或缺的作用與意義,所以這些單位的掌握是很重要的一項(xiàng)工作以及傳承。要想做一個(gè)專業(yè)的物理學(xué)者,那么這些計(jì)量單位的掌握以及轉(zhuǎn)換方式是必修的一門功課。
使用熱學(xué)計(jì)量與單位可以更好地區(qū)別每個(gè)物理量的差異。但是有時(shí)我們也用不到這些計(jì)量,例如在我們的生活中,對自己身邊的一些事物的表達(dá)是就不會(huì)是用計(jì)量。例如我們要表達(dá)一個(gè)人的身高是只會(huì)說175,很少會(huì)帶著計(jì)量,這是由于我們充分的了解這些事物,在表達(dá)中可以不自覺的補(bǔ)充相對應(yīng)的計(jì)量。但是對于一些我們不是特別熟悉的事物,往往就會(huì)特意的加注計(jì)量單位。例如:我們用的電是多少度,如果換算成kW/h就會(huì)特意的帶上單位。由此可以看出,計(jì)量單位在我們的生活與學(xué)習(xí)中是不可或缺的。
2 熱學(xué)的平衡狀態(tài)以及平衡時(shí)的狀態(tài)方程
2.1熱學(xué)系統(tǒng)的各種概念以及分類
在熱學(xué)物理中,通常把在一定的范圍內(nèi)有大量的微觀粒子相互組成的整體稱作熱學(xué)系統(tǒng),一般根據(jù)系統(tǒng)是否與外界發(fā)生相互作用對其進(jìn)行分類,因此我們可以將其大致分為三類:①與外界不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換以及相互作用,我們稱這樣的系統(tǒng)為孤立系統(tǒng);②和外界進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換,但是不與外界進(jìn)行相互作用,我們稱這樣的系統(tǒng)為封閉式系統(tǒng);③即和外界進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換又與外界進(jìn)行相互作用,我們成這樣的系統(tǒng)為開放式系統(tǒng)。
我們還可以根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)特性對其進(jìn)行分類。每種物質(zhì)都有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),有些物質(zhì)只存在一種化學(xué)物質(zhì),所以我們稱這種只由一種化學(xué)成分組成的物質(zhì)為單元系,把由多種化學(xué)成分組成的復(fù)雜物質(zhì)稱為多元素。
2.2 了解平衡狀態(tài)的相關(guān)內(nèi)容
當(dāng)系統(tǒng)不受外界因素影響時(shí)的狀態(tài),我們稱之為平衡狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)的每個(gè)部分在一段時(shí)間內(nèi)保持?jǐn)?shù)量等不變時(shí),而且圍觀的粒子仍在不斷的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),那么這個(gè)系統(tǒng)就是處于平衡狀態(tài)。通俗的講平衡狀態(tài)就是系統(tǒng)的各個(gè)物理量都不在變化的狀態(tài)。但是在我們的生活中,每個(gè)系統(tǒng)都不可能是孤立系統(tǒng),都會(huì)或大或小的受到外界的干擾,而且這種干擾是無法被消除的,只能盡可能的對其進(jìn)行縮小。所以我們現(xiàn)在所說的平衡狀態(tài)是將干擾縮小或者只是受到及其微小的干擾時(shí)所能達(dá)到的狀態(tài),我們近似的將其看作平衡狀態(tài)。
所謂的平衡狀態(tài)就是指系統(tǒng)沒有受到外界環(huán)境的影響的情況下所達(dá)到的狀態(tài),系統(tǒng)各組成部分宏觀方面長時(shí)間不發(fā)生變化的狀態(tài)。實(shí)際上,每個(gè)系統(tǒng)或大或小都會(huì)受到外界的干擾,平衡狀態(tài)是不易被發(fā)現(xiàn),只有由非平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過程才能被發(fā)現(xiàn),所以我們通常觀察的也是這個(gè)過程。
平衡狀態(tài)會(huì)受到很多因素的影響。例如:一個(gè)有大量的氣體分子構(gòu)成的系統(tǒng),當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)會(huì)受到溫度和壓強(qiáng)等變量的影響,當(dāng)溫度和壓強(qiáng)改變時(shí),平衡狀態(tài)就會(huì)跟著改變,所以溫度和壓強(qiáng)的變化以及狀態(tài)是平衡是否達(dá)到平衡狀態(tài)的主要依據(jù)。不同系統(tǒng)影響系統(tǒng)平衡的變量也是不同的,又例如:速度和時(shí)間又是判斷動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)是否達(dá)到平衡的變量;靜止?fàn)顟B(tài)和勻速運(yùn)動(dòng)又在運(yùn)動(dòng)學(xué)中被認(rèn)為是平衡狀態(tài),相應(yīng)的外力就變成了變量。平衡狀態(tài)的判斷也可以利用狀態(tài)變量的變化進(jìn)行,在有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中,影響平衡的變量就大大增加了,例如有反應(yīng)物,溫度,催化劑等等,相應(yīng)的平衡狀態(tài)也就更加的復(fù)雜了。這樣的例子還有很多,生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的平衡等等,這些系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)都會(huì)有著不同的條件,只有在滿足這些條件的情況下,這些系統(tǒng)才會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)。所以系統(tǒng)的參量往往就決定著系統(tǒng)平衡的穩(wěn)定性,而這個(gè)參量我們往往稱之為分岔點(diǎn)。但是化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中也有個(gè)比較簡單的方式判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),即反應(yīng)物等于生成物。當(dāng)然的,化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中也會(huì)受到外界的干擾,對此我們亦采用降低外界對系統(tǒng)的干擾,我們現(xiàn)在所說的平衡狀態(tài)是將干擾縮小或者只是受到及其微小的干擾時(shí)所能達(dá)到的狀態(tài),我們近似的將其看作平衡狀態(tài)。
3 檢定熱學(xué)計(jì)量儀器以及相應(yīng)的計(jì)量規(guī)程
溫度計(jì)、體溫計(jì)等等是種類復(fù)雜多樣的熱學(xué)儀器中較為簡單常見的熱學(xué)計(jì)量儀器,還有很多的復(fù)雜的熱學(xué)計(jì)量儀器,在此就不多做介紹了。當(dāng)檢定儀器時(shí),要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)然的,在操作時(shí)也應(yīng)該嚴(yán)格的按照所制定的規(guī)定進(jìn)行。例如體溫計(jì),在使用前就應(yīng)該閱讀相應(yīng)的注意事項(xiàng),以避免在使用的過程中對使用者造成不必要傷害,在讀數(shù)是有應(yīng)該注意哪些事項(xiàng),避免讀數(shù)不準(zhǔn),對結(jié)果造成誤差。所以想要獲得準(zhǔn)確的結(jié)論,我們應(yīng)該嚴(yán)格遵守所制定的使用規(guī)定。下面簡單的介紹一下溫度計(jì)的使用注意事項(xiàng):①在使用溫度計(jì)對液體進(jìn)行測量時(shí),應(yīng)該使溫度計(jì)的液泡部分完全處于被測液體之中,以確保所測得的結(jié)果是被測液體的溫度,這樣就盡量避免了外界對系統(tǒng)的影響了。②在使用溫度計(jì)進(jìn)行測量前,要認(rèn)真地檢查溫度計(jì)是否完好以及狀態(tài),確認(rèn)溫度計(jì)的液泡的液面是否低于被測液體,保證測得的溫度是待測液的溫度。③保證溫度計(jì)在測量的過程中不能與盛放液體的容器有任何的接觸,以此來降低外界對其的干擾,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差。④為了準(zhǔn)確的讀數(shù),我們應(yīng)該等待液泡液體的液面不再發(fā)生變化后再讀數(shù)。⑤為了確保讀數(shù)的準(zhǔn)確度,我們讀數(shù)時(shí)應(yīng)該把溫度計(jì)放在被測液體中。
檢定熱學(xué)儀器也是很重要的一項(xiàng)工作。在檢定溫度計(jì)的過程中亦需要注意許多事項(xiàng),特別是一些細(xì)節(jié)問題,以此防止在使用時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問題所造成的不良現(xiàn)象。
4 制定儀器周期檢定的制度
首先要做到的是驗(yàn)收最新購買的計(jì)量儀器,將說明書等一系列的相關(guān)資料存放在檔案室,以備不時(shí)之需。然后就是對一些使用過一段時(shí)間的計(jì)量儀器進(jìn)行周期性的檢定,檢測結(jié)果不合格的要及時(shí)更換。在進(jìn)行周期之前要確定各種計(jì)量儀器的檢測周期,要進(jìn)行一定周期的檢測,檢測的方式就是查看周期內(nèi)的合格率是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的,這可以認(rèn)定是評定合格的。如果是未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的,則視為在周期的檢測是不合格的,要對其進(jìn)行更換。
5 結(jié)束語
在我們的生活當(dāng)中處處可見熱學(xué)。當(dāng)然一些簡單的熱學(xué)儀器也是很常見的。同樣的,計(jì)量也是我們生活中經(jīng)常見到的。生活當(dāng)中我們處處都在進(jìn)行著一些或精確或粗略的計(jì)量,所以我們亦應(yīng)該注意計(jì)量單位的運(yùn)用與換算。
參考文獻(xiàn)
[1]王 成.核電廠計(jì)量管理工作的論述[J].現(xiàn)代測量與實(shí)驗(yàn)室管理,2015(4).
[2]張普慶,張清州,荊海鷗,王蘭成.鑄造用砂熱膨脹測定儀的開發(fā)與應(yīng)用[J].鑄造技術(shù),2015(06).
[3]余 迎,胡曉沖,夏 浩,方一波.淺談核電廠計(jì)量建標(biāo)管理策略[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2015(20).
收稿日期:2018-3-25