第二章　力學(xué)、熱學(xué)試驗(yàn)

第一節(jié)　力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器

一、長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器

1.游標(biāo)卡尺

游標(biāo)卡尺是常用的測(cè)量?jī)x器，它可以測(cè)量物體的長(zhǎng)、寬、高、深和圓環(huán)的內(nèi)外直徑，測(cè)量的準(zhǔn)確度至少可達(dá)0.1mm。

（1）結(jié)構(gòu)　游標(biāo)卡尺的外形如圖2-1所示。它有主尺（D）和游標(biāo)尺（E）。游標(biāo)尺套在主尺上且可沿主尺滑動(dòng)。在主尺上有鉗口A和刀口A'，游標(biāo)上有鉗口B、刀口B'及尾尺C。鉗口A、B用于測(cè)量長(zhǎng)度和外徑；刀口A'、B'用于測(cè)量?jī)?nèi)徑；尾尺C用于測(cè)量深度。F為鎖緊螺釘，緊住它游標(biāo)尺就固定在主尺上了。

（2）讀數(shù)方法　在游標(biāo)卡尺上讀數(shù)時(shí)，利用游標(biāo)至少可以直接讀出毫米（mm）以下一位小數(shù)而不必估計(jì)。在10分度的游標(biāo)中，10個(gè)游標(biāo)分度的總長(zhǎng)剛好與主尺上9個(gè)最小分度的總長(zhǎng)相等，即等于9mm。這樣，每個(gè)游標(biāo)分度比主尺的最小分度短0.1mm。當(dāng)游標(biāo)對(duì)在主尺上某一位置時(shí)（圖2-2），毫米以上的整數(shù)部分y可以從主尺上直接讀出。在圖2-2中，y=21mm。讀毫米以下的小數(shù)部分Δx時(shí)應(yīng)細(xì)心尋找游標(biāo)上哪一根線與主尺上的刻線對(duì)得最齊。例如，圖2-2中是第6根線對(duì)得最齊。從圖中可以看出，要讀的Δx就是6個(gè)主尺分度與6個(gè)游標(biāo)分度之差。因?yàn)?個(gè)主尺分度之長(zhǎng)是6mm，6個(gè)游標(biāo)分度之長(zhǎng)是6×0.9mm，故

Δx=6-（6×0.9）=6×（1-0.9）=6×0.1=0.6（mm）

同理，如果是第4根刻線對(duì)得最齊，那么Δx=4×0.1=0.4mm。依此類推，當(dāng)?shù)?span id="jdndgmk" class="italic">k根線對(duì)得最齊時(shí)，Δx就是k×0.1mm。這就是10分度游標(biāo)的讀數(shù)方法。

為了使讀數(shù)精確，在很多測(cè)量?jī)x器上都使用了游標(biāo)裝置，有10分度的、20分度的和50分度的等。它們的原理和讀數(shù)方法都是一樣的。如果用a表示主尺上最小分度的長(zhǎng)度，用n表示游標(biāo)的分度數(shù)，并且取n個(gè)游標(biāo)分度與主尺（n-1）個(gè)最小分度的總長(zhǎng)相等，則每一個(gè)游標(biāo)分度的長(zhǎng)度為

因此，求得主尺最小分度與游標(biāo)分度的長(zhǎng)度之差δ為

差值δ稱為游標(biāo)卡尺的分度值（亦稱精度），它正是游標(biāo)卡尺能讀準(zhǔn)的最小值（例如，在圖2-2中n=10，a=1mm，其分度值為）。

在測(cè)量時(shí)，如果游標(biāo)第k條刻線與主尺上的刻線對(duì)齊，那么游標(biāo)零線與主尺上左邊的相鄰刻線的距離就是

可見(jiàn)，對(duì)于任何一種游標(biāo)卡尺，只要弄清了它的分度值，就可以直接利用它來(lái)讀數(shù)。

（3）使用方法　測(cè)量前應(yīng)先將A、B貼緊，檢查游標(biāo)卡尺有無(wú)零值誤差（即主尺“0”線和游標(biāo)的“0”線是否對(duì)準(zhǔn)），如有，則應(yīng)記下此值，用于修正測(cè)量所得的讀數(shù)。

測(cè)量時(shí)，將待測(cè)物體放在鉗（刀）口A（A'）、B（B'）的中部位置，然后向前推動(dòng)游標(biāo)夾緊物體（松緊要適當(dāng)），旋緊鎖緊螺釘，即可讀取數(shù)值。

測(cè)完后旋松鎖緊螺釘，松開(kāi)鉗（刀）口取下待測(cè)物，再將鉗（刀）口基本合攏。

（4）儀器誤差　本實(shí)驗(yàn)室使用的游標(biāo)卡尺是50分度的（n=50，δ=0.02mm），它的儀器誤差為0.02mm。

（5）注意事項(xiàng)　游標(biāo)卡尺是最常用的精密量具，使用時(shí)應(yīng)注意維護(hù)。推游標(biāo)時(shí)不要用力過(guò)大；測(cè)量中不要弄傷刀口和鉗口；用完后應(yīng)立即放回盒內(nèi)，不準(zhǔn)隨便放在桌上，更不許放在潮濕的地方。只有這樣才能保持它的準(zhǔn)確度，延長(zhǎng)使用期限。

2.螺旋測(cè)微計(jì)

螺旋測(cè)微計(jì)，也稱螺紋千分尺，它是比游標(biāo)卡尺更精密的儀器，在實(shí)驗(yàn)室中常用它來(lái)測(cè)量小球的直徑、金屬絲的直徑和薄板的厚度等，其準(zhǔn)確度至少達(dá)0.01mm。

（1）構(gòu)造　常見(jiàn)的螺旋測(cè)微計(jì)如圖2-3所示，其主要部分是測(cè)微螺旋，它由一根精密的測(cè)微螺桿5和螺母套管10（其螺距是0.5mm）組成，測(cè)微螺桿5的后端還帶一個(gè)具有50個(gè)分度的微分筒8。為了讀出測(cè)微螺桿5移動(dòng)的毫米數(shù)，在固定套管7上刻有毫米分度標(biāo)尺。此外，還配有測(cè)砧、測(cè)力裝置9、鎖緊裝置6等部件，它們都裝在尺架1上。

（2）讀數(shù)方法　由于螺距為0.5mm，所以當(dāng)微分筒相對(duì)于螺母套管轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)，測(cè)微螺桿就會(huì)在螺母套管內(nèi)沿軸線方向前進(jìn)或后退0.5mm。同理，當(dāng)微分筒轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)分度時(shí)，測(cè)微螺桿就會(huì)前進(jìn)或后退

這是能準(zhǔn)確分辨的最小單元，所以δ為螺旋測(cè)微計(jì)的分度值。

當(dāng)測(cè)砧測(cè)量面A與螺桿測(cè)量面剛好接觸時(shí)，微分筒錐面的端面（H）就應(yīng)與固定套管上的零線對(duì)齊，同時(shí)微分筒上的零線也應(yīng)與固定套管上的水平準(zhǔn)線（S）對(duì)齊，這時(shí)的讀數(shù)是0.000mm，見(jiàn)圖2-4（a）。

測(cè)量物體尺寸時(shí)，應(yīng)先將測(cè)微螺桿退開(kāi)，把待測(cè)物體放在測(cè)量面A與B之間，然后輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)力裝置，使測(cè)微螺桿和測(cè)砧的測(cè)量面剛好與物體接觸，這時(shí)在固定套管的標(biāo)尺上和微分筒錐面上的讀數(shù)就是待測(cè)物體的長(zhǎng)度。讀數(shù)時(shí)，應(yīng)從標(biāo)尺上讀整數(shù)部分（讀到半毫米），從微分筒上讀小數(shù)部分（估計(jì)到最小分度的1/10，即千分之一毫米），然后兩者相加。例如，圖2-4（b）中先以H線為準(zhǔn)，它位于6mm與6.5mm之間，因此標(biāo)尺讀數(shù)為6mm；再以S線為準(zhǔn)，S指在微分筒圓周刻線的37與38之間，通過(guò)估讀，可得37.3，此值應(yīng)等于0.373mm。所以，待測(cè)物長(zhǎng)度為6.373mm。同理，圖2-4（c）中的讀數(shù)是5.875mm。兩者的差別就在于微分筒端面H的位置，前者沒(méi)有超過(guò)6.5mm，而后者超過(guò)了5.5mm。

測(cè)微螺旋的裝置，在很多精密儀器上都能見(jiàn)到，它們的螺距可能不一樣，通常有0.5mm和1mm的，也有0.25mm的。在微分筒上的分度也不同，上面三種螺旋的微分筒分度，一般是50分度、100分度和25分度。使用測(cè)微螺旋以前，應(yīng)先考查螺桿、螺距和微分筒分度，確定讀數(shù)關(guān)系。

（3）儀器誤差　量程為25mm的一級(jí)螺旋測(cè)微計(jì)的儀器誤差為0.004mm。

（4）注意事項(xiàng)

①測(cè)量前應(yīng)檢查零點(diǎn)讀數(shù)，即當(dāng)測(cè)量面A、B剛好接觸時(shí)標(biāo)尺上和微分筒上的讀數(shù)。如果零點(diǎn)讀數(shù)不是零，就應(yīng)將數(shù)值記下來(lái)。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)出的讀數(shù)應(yīng)減去這一零點(diǎn)讀數(shù)。例如，S線指在“2”刻線上，則在以后測(cè)長(zhǎng)度時(shí)，須以測(cè)得值減去0.020mm；又如，距“0”線尚差2個(gè)分度，則實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)以讀出長(zhǎng)度減去（-0.020mm）。

②測(cè)量面A、B和被測(cè)物體間的接觸壓力應(yīng)當(dāng)微小。因此，旋轉(zhuǎn)微分筒時(shí)，必須利用測(cè)力裝置，它是靠摩擦帶動(dòng)微分筒的，當(dāng)測(cè)桿接觸物體時(shí)，它會(huì)自動(dòng)打滑。

③測(cè)量完畢后，應(yīng)使測(cè)量面A、B間留出一個(gè)間隙，以避免因熱膨脹而損壞螺紋。

二、質(zhì)量測(cè)量?jī)x器——物理天平

物理天平是常用的測(cè)量物體質(zhì)量的儀器，測(cè)量時(shí)把物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤。由于物理天平的兩臂是等長(zhǎng)的，故當(dāng)天平平衡時(shí)，物體的質(zhì)量就等于砝碼的質(zhì)量，而后者的數(shù)值已標(biāo)出，于是可求得物體的質(zhì)量。

（1）構(gòu)造　物理天平的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。在橫梁（A）的中點(diǎn)和兩端共有三個(gè)鋼質(zhì)刀口，中間刀口（B）刀刃向下，安置在支柱（C）頂端的刀承上，作為橫梁的支點(diǎn)。兩端的刀口b、b'刃尺向上，用于懸掛稱盤T、T'。支柱（C）的下端有一個(gè)制動(dòng)旋鈕（G），可以使橫梁升降。橫梁下降時(shí)，由支柱將它托住，這時(shí)中間刀口B和刀承分離，兩側(cè)刀口b、b'也由于托盤落在底座上而減去負(fù)擔(dān)，以免刀口磨損。橫梁兩端裝有平衡螺母（E），用于調(diào)節(jié)橫梁水平。橫梁上設(shè)有游碼尺（S）和游碼（F），用于10g以下的稱衡。橫梁下有一根指針（L），下端為標(biāo)尺（D），用來(lái)觀察和確定橫梁的水平狀態(tài)。當(dāng)橫梁水平時(shí)，指針（L）應(yīng)在標(biāo)尺的中央刻線上。托盤（Q）可以托住未被稱衡的物體。天平的底座上裝有圓形氣泡水準(zhǔn)器，用來(lái)判斷支柱是否鉛直，調(diào)節(jié)兩個(gè)底腳螺釘M、M'，可使支柱鉛直。

（2）天平的技術(shù)參數(shù)

①稱量。稱量是天平允許稱衡的最大質(zhì)量。如果實(shí)際稱量超過(guò)其稱量值，天平易受損傷。

②分度值、感量與靈敏度。分度值是天平能準(zhǔn)確讀取的最小單元，如WL型物理天平的分度值為0.02g。感量是在天平平衡的前提下，讓指針從標(biāo)尺中央刻線偏轉(zhuǎn)1格時(shí)天平兩端的質(zhì)量差，可以用mg/格表示。一般說(shuō)來(lái)，感量應(yīng)調(diào)節(jié)得與分度值相等或相近，可以通過(guò)指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)判斷應(yīng)大致將游碼置于何處方能平衡。靈敏度是感量的倒數(shù)，可以采用格/mg為單位。

③示值變動(dòng)性。它是指在天平平衡的情況下，連續(xù)起落橫梁時(shí)，天平停點(diǎn)變動(dòng)的范圍，一般不允許超過(guò)1格。該指標(biāo)主要決定于天平裝配質(zhì)量、刀口磨損程度及鈍化程度等。

（3）使用方法

①調(diào)支柱鉛直：調(diào)節(jié)底腳螺釘M、M'，使氣泡水準(zhǔn)器處于中央。

②調(diào)橫梁水平：將游碼移到橫梁左端零線上，天平保持空載，緩慢支起橫梁，觀察指針的擺動(dòng)情況。當(dāng)指針（L）在標(biāo)尺（D）的中線，兩邊作等幅擺動(dòng)時(shí)，天平就平衡了。如不平衡，應(yīng)放下橫梁，調(diào)節(jié)平衡螺母（E）。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，直到天平平衡。

③稱衡：在橫梁制動(dòng)情況下，將被稱物體放在左盤，砝碼放在右盤，支起橫梁觀察天平是否平衡。如不平衡，放下橫梁視情況加減砝碼，必要時(shí)可移動(dòng)游碼，直至天平平衡。記下砝碼、游碼讀數(shù)。

④清理：稱完后，將被測(cè)物取出，砝碼收回砝碼盒，再將吊耳從左右刀口摘下放在刀口內(nèi)側(cè)。

（4）注意事項(xiàng)

①加減砝碼和移動(dòng)游碼必須用鑷子，嚴(yán)禁用手。

②取放物體和砝碼，移動(dòng)游碼或調(diào)節(jié)天平時(shí)，都應(yīng)將橫梁制動(dòng)，以免損壞刀口。

③被測(cè)物的質(zhì)量不得大于天平的最大稱量，以免損壞刀口。

④被測(cè)物和砝碼應(yīng)放在盤中央，以防天平啟動(dòng)稱盤左右搖擺影響稱量結(jié)果。

⑤兩稱盤中的質(zhì)量相差較大時(shí)（特別是最初稱量），不要將天平完全啟動(dòng)，只需微啟動(dòng)，看出哪盤較重，就應(yīng)止動(dòng)。

三、時(shí)間測(cè)量器具

時(shí)間是基本物理量之一，其國(guó)際單位為s（秒）。人們面對(duì)的時(shí)間測(cè)量范圍也大得驚人。比如地球年齡約46億年（1017s），而某些“奇異粒子”的壽命僅10-24s，相差1041倍！因此，針對(duì)不同量級(jí)的時(shí)間，人們采用不同的測(cè)量辦法和儀器。這里僅介紹常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)時(shí)器具。

1.機(jī)械停表

如圖2-6所示，機(jī)械停表有兩個(gè)指針，長(zhǎng)針為秒針，轉(zhuǎn)一圈是30s，短針是分針。表盤上的數(shù)字是秒數(shù)與分?jǐn)?shù)，其中用括號(hào)括起的秒數(shù)代表紅字，當(dāng)秒針轉(zhuǎn)過(guò)30s后應(yīng)以紅字為其準(zhǔn)讀數(shù)，此時(shí)分針指在每格的紅色區(qū)域。由于每秒10等分，故其分度值為0.1s。

停表上端有柄頭A，用于旋緊發(fā)條及控制啟動(dòng)與停止，用拇指按一次停表開(kāi)始走動(dòng)，再按一次停表即停止走動(dòng)。當(dāng)用食指按一下柄頭B時(shí)，秒針與分針都彈回零點(diǎn)。當(dāng)分針指在白色區(qū)域時(shí)，分以下的秒值在30s以內(nèi)；當(dāng)分針指在紅色區(qū)域時(shí)，說(shuō)明已超過(guò)30s，應(yīng)以紅色數(shù)字為基礎(chǔ)讀秒數(shù)。例如，對(duì)于圖2-6的情形，應(yīng)讀成4'39.3″。

誤差估算：合格機(jī)械停表的系統(tǒng)誤差為

Δt1=0.001t（s）　　（2-1a）

式中，t為所示時(shí)間。對(duì)于單次測(cè)量，由于按動(dòng)停表不準(zhǔn)以及讀數(shù)難以估計(jì)很準(zhǔn)等原因，隨機(jī)性誤差限可取為

Δt2=0.2s　　（2-1b）

進(jìn)行不確定度估算時(shí)，可將Δt1、Δt2進(jìn)行算術(shù)合成或方和根合成。對(duì)于測(cè)量次數(shù)超過(guò)5次的多次重復(fù)測(cè)量，Δt2一項(xiàng)應(yīng)按一般隨機(jī)誤差估算規(guī)則估算，顯然，讀數(shù)時(shí)，讀到0.1s那位即可。

注意：停表應(yīng)掛在脖子上，以免跌落；使用前應(yīng)檢查零點(diǎn)是否正確，否則要對(duì)讀數(shù)進(jìn)行修正；使用完畢應(yīng)讓停表繼續(xù)走動(dòng)，使發(fā)條完全放松。

2.電子秒表

電子秒表是利用石英振蕩器的振蕩頻率作為時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)時(shí)的，采用8位數(shù)的液晶顯示器。其時(shí)間由表盤顯示的數(shù)字直接讀取。分度值為0.01s，量限為11h59min59.99s，平均日差不大于0.5s。金雀牌J9-I型電子秒表有4個(gè)按鈕，如圖2-7所示，具有多種功能。S1為啟動(dòng)/停止按鈕；S2為時(shí)間調(diào)整按鈕；S3為狀態(tài)選擇按鈕，S4為復(fù)位按鈕。作為停表時(shí)，其用法如下。

按動(dòng)S3，使秒表處于停表狀態(tài)，此時(shí)表盤出現(xiàn)“f”字形，如果其上有數(shù)字，應(yīng)按一下S4使其復(fù)位為零。測(cè)量時(shí)，按一下S1，計(jì)時(shí)開(kāi)始；再按一下S1，則計(jì)時(shí)停止，讀出所顯示的時(shí)間。再按一次S4又復(fù)位成零。

誤差估算：按日差不大于0.5s時(shí)的條件，電子停表的系統(tǒng)誤差為

Δt1=0.000006t（s）　　（2-2）

單次測(cè)量時(shí)，隨機(jī)誤差限可由啟動(dòng)與止動(dòng)的具體情況確定（儀器本身的隨機(jī)誤差為0.01s），多次測(cè)量時(shí)，Δt2一項(xiàng)應(yīng)按一般隨機(jī)誤差估算規(guī)則確定。

注意：表要掛在脖子上，防止跌落，要避免浸水受潮及高溫影響；用畢復(fù)零能夠省電。

3.數(shù)字毫秒計(jì)

數(shù)字毫秒計(jì)屬于電子計(jì)時(shí)儀器，有多種，此處僅就JSJ-787型數(shù)字毫秒計(jì)作簡(jiǎn)單介紹。

該種毫秒計(jì)面板圖如圖2-8所示，最小分度值為0.1ms，量限為99.99s。控制計(jì)時(shí)開(kāi)始與停止的辦法有“機(jī)控”（將K3撥向“機(jī)控”）和“光控”（將K3撥向“光控”）兩類。光控時(shí)，用接到光控插座上的光敏二極管與聚光燈所組成的光電門來(lái)測(cè)量時(shí)間。

光控分為兩擋，當(dāng)K2撥向S1時(shí)，毫秒計(jì)顯示光電門遮擋的時(shí)間；發(fā)K2撥向S2時(shí)，毫秒計(jì)顯示連續(xù)兩次遮擋光電門的時(shí)間。

每次讀完數(shù)后都要復(fù)位成零。有手動(dòng)與自動(dòng)兩種。將K4扳向“手動(dòng)”一邊時(shí)，按一下復(fù)位按鈕就能復(fù)位；將K4扳向“自動(dòng)”一邊時(shí)，數(shù)碼管顯示一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)復(fù)位成零。該段時(shí)間的長(zhǎng)短用“復(fù)位延時(shí)”旋鈕調(diào)節(jié)。

測(cè)量的時(shí)間等于數(shù)碼管顯示的數(shù)乘以面板上選擇開(kāi)關(guān)指示的值。例如，圖中所顯示的時(shí)間為7942×0.1ms=0.7942s。要恰當(dāng)?shù)剡x擇時(shí)間倍率，力求數(shù)碼管上4位數(shù)字都用上。

使用規(guī)程如下。

（1）準(zhǔn)備　插上220V電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)K1；對(duì)好聚光燈，使燈光射到光敏管上；將開(kāi)關(guān)K2、K3、K4置于所需位置；用手或紙遮幾次光敏管檢查數(shù)碼管是否正常顯示，否則需調(diào)節(jié)聚光燈或光敏管方位使數(shù)碼管顯示正常。

（2）測(cè)量　調(diào)節(jié)選擇開(kāi)關(guān)使數(shù)碼管能顯示4位數(shù)字；測(cè)量時(shí)可以做斷續(xù)測(cè)量（每次都自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位），也可以做累加測(cè)量，此時(shí)，后次讀數(shù)減第一次讀數(shù)即得第二次讀數(shù)。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)后關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)K1。

注意：環(huán)境溫度較高時(shí)要注意通風(fēng)；儀器要放在干燥通風(fēng)處，防止受潮；儀器接地端應(yīng)妥善接地，以免受外界干擾而影響正常工作；搬動(dòng)時(shí)要輕拿輕放，防止撞擊。

四、溫度測(cè)量器具

溫度是基本物理量之一，其國(guó)際單位為K（開(kāi)）。溫度的范圍十分廣范，如太陽(yáng)中心的溫度約1.5×107K。經(jīng)過(guò)100多年科學(xué)家的努力，在1979年人們就已能獲得5×108K的低溫，其間相差3×1014倍！因此，針對(duì)不同的溫度范圍，人們采用不同的測(cè)溫方法和儀器。實(shí)驗(yàn)室中，常用的測(cè)溫器有下面幾種。

1.汞溫度計(jì)（俗稱水銀溫度計(jì)）

它是液體溫度計(jì)的一種，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、汞液不黏附玻璃、膨脹系數(shù)變化小、測(cè)溫范圍比較廣（汞在-38.87～356.58℃內(nèi)都保持液態(tài)）等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用較廣泛。由于做不到遙測(cè)和自動(dòng)記錄、熱惰性較大、玻璃泡存在暫時(shí)剩余膨脹等原因，在應(yīng)用上有一定限制。

汞溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。

由于貯液泡玻璃內(nèi)有永久性應(yīng)力，隨著時(shí)間的推移其形狀有少許變化；貯液泡存在一定的暫時(shí)剩余膨脹；由于汞柱在毛細(xì)管中升降時(shí)會(huì)受到滯留現(xiàn)象等因素的影響，汞溫度計(jì)的示值誤差比較大，通常取分度值的2倍。

使用時(shí)要注意：被測(cè)介質(zhì)的熱容量應(yīng)超過(guò)溫度計(jì)浸入部分熱容量的幾百倍以上；溫度計(jì)浸入的被測(cè)介質(zhì)的深度應(yīng)等于溫度計(jì)上所標(biāo)明的深度，如無(wú)此標(biāo)志，一般應(yīng)把溫度計(jì)浸到讀數(shù)的分度線處；使用前，應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)修正（用冰水混合物）；要等到溫度計(jì)與待測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡（此時(shí)汞柱不移動(dòng)）時(shí)才能讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與汞柱頂端處于同一平面，以減少視差；因貯液泡很薄，應(yīng)穩(wěn)拿輕放，不能碰觸硬物；測(cè)量低溫與高溫時(shí)，應(yīng)小心將溫度計(jì)緩慢浸入待測(cè)介質(zhì)中，以防炸裂；一旦貯液泡碎裂，應(yīng)馬上將散失的汞回收干凈，以免汞蒸氣污染環(huán)境。

2.熱電偶溫度計(jì)

熱電偶溫度計(jì)由熱電偶和熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)量?jī)x表（如電位差計(jì)、數(shù)字電壓表等）組成，如圖2-10所示。熱電偶由兩種不同的金屬A、B焊接成的閉合回路構(gòu)成，當(dāng)兩接頭所處的溫度t和t0不相同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電動(dòng)勢(shì)或熱電動(dòng)勢(shì)，其大小與熱電偶的材質(zhì)及溫度差有關(guān)，與金屬材料長(zhǎng)短、粗細(xì)等因素?zé)o關(guān)。

熱電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生是由于溫差電勢(shì)差和接觸電勢(shì)差兩個(gè)因素造成的，由于接觸電勢(shì)差一般比溫差電勢(shì)差要高，所以熱電動(dòng)勢(shì)的方向一般取決于高溫端接觸電勢(shì)差的方向。

一般說(shuō)來(lái)，熱電動(dòng)勢(shì)ε與t、t0之差的關(guān)系很復(fù)雜，可用如下形式的展開(kāi)式來(lái)表示：

ε=a（t-t0）+b（t-t0）2+c（t-t0）3+…

式中，a，b，c，…由實(shí)驗(yàn)確定。在常溫測(cè)量范圍內(nèi)，要求準(zhǔn)確度不太高時(shí)，可取一級(jí)近似，即

ε=a（t-t0）　　（2-3a）

式中，a稱為溫差系數(shù)。更精確的近似表達(dá)式可取：

ε=a（t-t0）+b（t-t0）2+c（t-t0）3　　（2-3b）

通常做法如圖2-10（b）所示，由中間金屬定理可知，這種連接所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)與圖2-10（a）是一樣的，讓t0保持0℃（即將冷端插入冰水混合物中），另一端即可測(cè)量溫度t。

常用的熱電偶有三種：銅-康銅熱電偶（測(cè)溫范圍-200～200℃）、鎳鉻-鎳鉛熱電偶（測(cè)溫范圍0～1200℃）和鉑銠-鉑熱電偶（短時(shí)測(cè)溫上限可達(dá)1700℃），它們具有標(biāo)準(zhǔn)組分，ε與t的對(duì)應(yīng)關(guān)系可用圖示法、解析法或列表法表示。

熱電偶溫度計(jì)具有測(cè)溫范圍廣、靈敏度與準(zhǔn)確度比較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易損壞、熱慣性小、可以遠(yuǎn)距離測(cè)量與記錄等優(yōu)點(diǎn)，從而獲得廣泛應(yīng)用。

使用時(shí)應(yīng)注意下述幾點(diǎn)。

①測(cè)溫前應(yīng)將測(cè)溫端也插入冰水混合物中進(jìn)行零點(diǎn)校正。

②熱電偶正負(fù)極不要與測(cè)試儀表接反了；測(cè)試儀表要與待測(cè)系統(tǒng)隔開(kāi)一段距離，以保持與兩根銅引線相接的測(cè)試儀表的接線柱處的溫度相同，避免產(chǎn)生附加熱電動(dòng)勢(shì)。

③當(dāng)用熱電偶測(cè)熔融金屬時(shí)，為避免熱電偶污染，熱電偶和熔融金屬間要用一端封閉的瓷管或石英管相隔，測(cè)量時(shí)應(yīng)使熱電偶緊貼管的底部，不能懸空。

3.電阻溫度計(jì)

電阻溫度計(jì)是根據(jù)金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理制成的，當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，有些金屬的阻值會(huì)增加0.4％～0.6％，而有些半導(dǎo)體的阻值會(huì)減少3％～6％。

電阻溫度計(jì)分為金屬電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)兩類，銅、鉑是兩種廣泛使用的測(cè)溫金屬電阻。熱敏電阻的探頭可做得很小，從而響應(yīng)時(shí)間極短，對(duì)待測(cè)物幾乎沒(méi)什么影響，靈敏度也比金屬電阻高得多，但與金屬電阻相比，它的穩(wěn)定性較差，測(cè)溫范圍也較窄（一般為-100～300℃）。

為使測(cè)溫能連續(xù)進(jìn)行，要配合電橋線路或電位差計(jì)線路使用，從而構(gòu)成電阻溫度計(jì)。電橋線路又分為非平衡式和自動(dòng)平衡式兩種。例如，在一般的惠斯通電橋上待測(cè)電阻的位置接一支熱敏電阻，就構(gòu)成一個(gè)最簡(jiǎn)單的非平衡式電橋電阻溫度計(jì)。定標(biāo)之后，由檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的位置即可知道熱敏電阻所在處的溫度。

表2-1列出了幾種測(cè)溫器具的測(cè)溫范圍。