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FHSST 生物學/溫度

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界

我們需要特別提及用來描述溫度的單位。表 1.1 中列出的溫度單位不是我們日常生活中看到和使用的單位。

通常使用攝氏溫標來描述溫度。眾所周知,攝氏溫度可能為負值。這可能表明任何數字都是有效的溫度。實際上,氣體的溫度是組成氣體的粒子的平均動能的量度。當我們降低溫度時,粒子的運動會減弱,直到達到所有運動都停止的點。發生這種情況的溫度稱為絕對零度。沒有低於這個溫度的物理溫度。在攝氏溫度下,絕對零度為 -273.15 °C。

物理學家定義了一種新的溫度標度,稱為開氏溫標。根據這個標度,絕對零度為 0 K,不允許負溫度。一個開爾文單位的大小與一個攝氏度單位的大小完全相同。這意味著溫度變化 1 開爾文等於溫度變化 1 攝氏度——這兩個標度只是從不同的位置開始。想象一下兩個梯子,它們的臺階大小相同,但攝氏梯子最底部的臺階標為 -273,而開氏梯子最底部的臺階標為 0。在水結冰和沸騰的點之間仍然有 100 個臺階,無論是在哪個梯子上。

                         |----|   102 °C    |----|  375 K
                         |----|   101 °C    |----|  374 K
 water boils  --->       |----|   100 °C    |----|  373 K
                         |----|    99 °C    |----|  372 K
                         |----|    98 °C    |----|  371 K
                                             .
                                             .
                                             .
                         |----|     2 °C    |----|  275 K
                         |----|     1 °C    |----|  274 K
 ice melts    --->       |----|     0 °C    |----|  273 K
                         |----|    -1 °C    |----|  272 K
                         |----|    -2 °C    |----|  271 K
                                             .
                                             .
                                             .
                         |----|  -269 °C    |----|  4 K
                         |----|  -270 °C    |----|  3 K
                         |----|  -271 °C    |----|  2 K
                         |----|  -272 °C    |----|  1 K
 absolute zero --->      |----|  -273 °C    |----|  0 K

(備忘:想出一個合適的影像,有兩個梯子,在同一個位置標記了——水沸騰和結冰——但臺階上的標記不同!)

這使得從開爾文到攝氏度以及反向的轉換非常容易。要從攝氏度轉換為開爾文,請加 273。要從開爾文轉換為攝氏度,請減 273。用TK表示開氏溫度,用ToC表示攝氏溫度,

正是因為這種轉換是加性的,所以 1 攝氏度的溫度差等於 1 開爾文的溫度差。大多數單位之間的轉換是乘性的。例如,要從米轉換為毫米,我們乘以 1000。因此,1 米的變化等於 1000 毫米的變化。

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