浅谈温度的历史和由来

谈到“温度”，相信每个人都不会陌生，体温，气温，食品的温度，这些都是跟每个人的日常工作以及生活息息相关。通俗来讲，以上这些温度分别代表了人类身体的健康与否，天气的舒适与否，食物是否达到安全要求等等。作为七个SI国际单位之一的“温度”，科学研究与其密不可分。那么“温度”这个概念是从何而来的呢，它的历史起源又是怎样的呢？在国际单位制的温度标准出现之前，人们又是怎样来描述对温度的感知呢？举个通俗易懂的例子，作为一个中国人，如果你遇到一个美国人说“今天的温度很低，只有32度”你可能会心生疑问--怎么都32度了，温度还低呢？那么原因可能是，这个美国人所说的32度是32华氏度，换算成我们中国人习惯的温度单位是0摄氏度。如果今天的气温是0摄氏度，这样一说，相信你就不会感到疑惑了。通过这个例子我们不难看出，大家使用的温标不一致，在描述同样一个物体（或者物质）的温度时，会由于各自参考温标的不同而带来一定的差异，如果大家参考同一个坐标系，那么这种差异将会迎刃而解。这也就是国际单位存在的意义，统一的标准带来的是工作生活的便利性。

那么温度到底是什么？温度其实就是衡量物体冷热程度的一个物理量。从微观意义上来说，温度是分子热运动的剧烈程度。也就是说分子运动越激烈，温度越高；分子运动趋于静止，则温度越低。

上述案例中谈到温度的单位，除了华氏度和摄氏度以外，其实还有列氏度和开氏温度，其中列氏度现已基本不使用。当今世界现行的三类温标分别是摄氏温标，华氏温标以及开尔文温标。每种温标其实背后都有一位伟大的科学家，这些科学家在温度标准建立的过程中，做出了卓越的贡献和成就。

先来说说摄氏温标，摄氏温标是由瑞典的物理学家摄尔修斯所创立的，单位是摄氏度，以°C表示。摄氏温标以1个标准大气压下水的结冰点为0摄氏度，水的沸点为100摄氏度，中间分成100等份。摄氏温标采用的内插仪器是玻璃水银温度计，内插公式为t=100(h-h0)/(h100-h0)。摄氏温标为世界上应用比较广泛的一类温标。

华氏温标是由荷兰的华伦海特创立，单位是华氏度，用℉表示。华氏温标以特定浓度的盐水（包含冰、水、氯化钠、氯化铵）凝固时的温度规定为0华氏度，纯水凝固的温度定为32华氏度，把1个标准大气压下的水的沸腾温度定为212华氏度，中间分成180等份。由此可见，华氏度比摄氏度更加精准，摄氏度和华氏度的换算关系是：摄氏度×9/5+32=华氏度。现在世界上只有美国、缅甸和利比里亚在使用华氏度。

摄氏温标相对来说计算简单，适合日常使用，华氏温标计算复杂，更加精确，适合科学研究，二者各有适合的应用场合。还有一种热力学温标，作为七个国际单位之一的开尔文，它是纯理论计算的，不受到测温物质的影响，比如摄氏度温标采用的冰、纯水等。在开氏温标里，物质有绝对零度，即0K=-273.15℃，但是需要说明的是，0K只能无限接近，是无法达到，这也就是为什么开氏温度是“纯理论计算得到的”。热力学温度的衡量从微观角度与物质的分子运动有关，从另一个方面看，物质内部没有绝对静止的粒子，也就没有绝对零度了。热力学温标通常在科学研究使用较多，以绝对零度为0K，水的三相点为273.16K。随着测量技术的不断发展，2018年国际计量大会规定1开尔文为“对应玻尔兹曼常数为1.380649×10^-23J·K^-1的热力学温度”。自此，基于玻尔兹曼常数的开氏温度正式在全世界开始实施。

由于热力学温标其装置复杂，不利于高精度复现，实现起来非常困难。国际计量委员会1927年决定采用国际温标ITS-27。与其他六个SI国际单位一样，国际计量委员会负责制定国际温标，各国具备高精度复现的国家基准，便于开展科研工作以及商业活动中温度的测量。我们现在使用的温标是ITS-90，它是由国际计量委员会CIPM于1989年批准的温度标准，我国自1994年全面实施ITS-90温标。ITS-90定义了国际开氏温度T90和国际摄氏温度t90。两者之间的关系为t90=T90-273.15K。

ITS-90定义的17个固定点如下：

符号含义如下：V指蒸气压点；T指三相点（固相、液相和气相平衡的温度）；G指气体温度计点：M、F分别指熔点、凝固点（在101 325 Pa的压力下，固相和液相平衡的温度）。

我国根据ITS-90建立的温度标准，保存在中国计量科学研究院。各省市建立的地方标准定期与国家基准进行比对，确保量值传递的准确性。各温度计制造企业建立自己的计量标准，并每年向省市法定计量机构进行比对，以保证出厂温度计产品的计量准确。

自此，基于ITS-90的温度标准在我国落地实施。温标的落地实施为我国国际贸易的开展提供了极大的便利性。科学技术研究也离不开国际温标。总体来说，温度的测量必须要准确可靠。