温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和科学技术实验中最普遍、最重要的操作参数之一。在化工生产中，温度的测量与控制同样有着重要的地位，温度的测量与控制是保证反应过程正常进行，确保产品质量与安全生产的关键环节。同样，每个化工原理实验装置上都装有温度测量仪表，如传热、干燥、蒸馏等，就是一些常温下的流体力学实验，也需要测定流体的温度，以便确定各种流体的物理性质，如密度、黏度的数值。因此，温度的测量与控制在化工实验中也占有重要地位。

一、温度测量的方法

温度不能直接测量，只能借助与冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热不同而变化的特性，来加以间接的测量。根据测温的方式可把测温分为接触式测温与非接触式测温两大类。

任意两个冷热程度不同的物体相接触，必然要发生热交换现象，热量将由受热程度高的物体传到受热程度低的物体，直到两物体的冷热程度完全一致，即达到热平衡状态为止。接触法测温就是利用这一原理，选择某一物体同被测物体相接触，并进行热交换。当两者达到热平衡状态时，选择的物体与被测物体温度相等，于是，可以通过测量物体的某一物理量（例如**的体积、导体的电阻等），得出被测物体的温度数值。当然，为了得到温度的精确测量，要求用于测温的物体的性质必须是连续、单值地随温度变化，并且要复现性好。用接触法测温的常用温度计有玻璃**温度计、压力表式温度计、双金属温度计、热电偶以及热电阻等。接触法测温简单、可靠、测量精度高，但由于测温元件与被测介质需要一定的时间才能达到热平衡，因而产生了测温的滞后现象。另外测温元件容易破坏被测对象的温度场，且有可能与被测介质产生化学反应。由于受到耐高温材料的限制，接触式测温法也不能用于很高的温度测量。

用非接触法测温时，测温元件不与被测物体直接接触。例如应用热辐射原理进行测温的辐射式温度计，其测温范围很广，原理上不受温度上限的限制。由于它是通过热辐射来测量温度的，所以不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快。但受物体的发射率、对象到仪表之间的距离、烟尘和水蒸气等其他介质的影响时，其测量误差较大。

二、温度测量的仪表

温度测量仪表种类繁多，表3-1为常用温度仪表的分类及性能。本节主要介绍最常用的**膨胀式温度计、热电偶温度计、电阻温度计的工作原理，以及安装使用中的有关问题。

表3-1　常用温度仪表的分类及性能

1.玻璃管**温度计

玻璃管**温度计属于膨胀式温度计，是应用最广泛的一种温度计，其结构简单、价格便宜、读数方便，而且有较高的精度。

（1）玻璃管**温度计的构造、测温原理及分类

玻璃管**温度计是利用玻璃感温泡内的测温物质（水银、酒精、甲苯、煤油等）受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量的。

玻璃管**温度计按用途可分为工业、标准和实验室用三种。标准玻璃温度计是成套供应的，可以作为鉴定其他温度计用，准确度可达0.05℃～0.1℃；工业用玻璃温度计为了避免使用时被碰碎，在玻璃管外通常有金属保护套管，仅露出标尺部分，供操作人员读数。实验室用的玻璃管温度计的形式和标准的相仿，准确度也较高。实验室用得最多的是水银温度计和有机**温度计。水银温度计测量范围广、刻度均匀、读数准确，但玻璃管破损后会造成汞污染。有机**（如乙醇、苯等）温度计着色后读数明显，但由于膨胀系数随温度而变化，故刻度不均匀，读数误差较大。

（2）玻璃管**温度计的安装和使用

玻璃管**温度计要安装在便于读数的场所，不能倒装，也应尽量不要倾斜安装。玻璃管**温度计应安装在没有大的振动，不易受碰撞的设备上，特别是有机**玻璃温度计，如果振动很大，容易使液柱中断；玻璃管**温度计的感温泡中心应处于温度变化最敏感处。在玻璃管**温度计保护管中应加入甘油、变压器油等，以排除空气等不良导体，减小读数误差。为了准确地测定温度，用玻璃管**温度计测定物体温度时，如果指示液柱不是全部插入欲测的物体中，会使测定值不准确，必要时需进行校正。水银温度计读数时应按凸液面的最高点读数；有机**玻璃温度计则应按凹液面的最低点读数。使用过程中应避免温度计骤冷骤热，温度计不经预热立即插入热介质中并突然从热介质中抽出是常见的不正确使用方法，这种做法往往会使水银柱断开，引起感温泡晶粒变粗、零位变动过限而使温度计报废。

（3）玻璃管**温度计的校正

玻璃管**温度计在进行温度精确测量时要进行校正，校正方法有两种，一种是与标准温度计在同一状况下比较，另一种是利用纯质相变点如冰-水-水蒸气系统校正。

与标准温度计在同一状况下比较校正法：实验室内将待校验的玻璃管**温度计与标准温度计插入恒温槽中，待恒温槽的温度稳定后，比较被校验温度计与标准温度计的示值。示值误差的校验应采用升温校验，因为对有机**来说它与毛细管壁有附着力，在降温时，液柱下降会有部分**停留在毛细管壁上，影响读数的准确性。水银玻璃管温度计在降温时也会因摩擦而发生滞后现象。

如果实验室内无标准温度计可作比较，亦可用冰-水-水蒸气的相变温度来校正温度计。如用水和冰的混合液校正0℃（在100mL烧杯中，装满碎冰和冰块，然后注入蒸馏水至液面达到冰面下2cm处，插入温度计使刻度便于观察或是露出零刻度于冰面之上，搅拌并观察水银柱的改变，待其所指温度恒定时，记录读数，这即是校正过的零度，注意不要使冰块完全熔化），或用水和水蒸气校正100℃（在试管内加入沸石及10mL蒸馏水。调整温度计使其水银球在液面上3cm处。以小火加热，并注意蒸汽在试管壁上冷凝形成一个环，控制火力使该环在水银球上方约2cm处。观察水银柱读数直到温度保持恒定，记录读数，再经过气压校正后即是校正过的100℃）。

2.热电偶温度计

热电偶温度计是以热电效应为基础，将温度变化转化为热电势变化进行温度测量的仪表。它结构简单，坚固耐用，使用方便，精度高，测量范围宽，便于远距离、多点、集中测量和自动控制，在工业生产和科研领域中应用极为普遍。

（1）热电偶的测温原理

热电偶测温依据的原理是1821年塞贝克发现的热电现象。如果将两根不同材料的金属导线A和B的两端焊在一起，这样就组成了一个闭合回路。因为两种不同金属自由电子的密度不同，当两种金属接触时，在两种金属的交界处就会因电子密度不同而产生电子扩散，扩散结果为在两金属接触面两侧形成静电场，即接触电势差。这种接触电势差仅与两金属的材料和接触点的温度有关，温度越高，金属中的自由电子就越活跃，致使接触处所产生的电场强度增加，接触面电动势也相应增高，由此可制成热电偶测温计。其中，直接用作测量介质温度的一端叫作工作端（也称为测量端），另一端叫作冷端（也称为补偿端）。冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

图3-9　热电偶温度计

（2）常用热电偶的特性

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。我国从1988年1月1日起，标准化热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S，B，E，K，R，J，T，N八种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。几种常用热电偶的特性数据见表3-2。使用者可以根据表中列出的数据，选择合适的二次仪表，确定热电偶的使用温度范围。

表3-2　标准热电偶的主要性能

注：①铂铑30表示该合金含70％的铂及30％的铑，以下类推。

（3）热电偶的校验

热电偶的热端在使用过程中，由于氧化、腐蚀、材料再结晶等因素的影响，其热电特性易发生改变，使测量误差越来越大，因此热电偶必须定期进行校验，测出热电势变化的情况，以便对高温氧化产生的误差进行校正。当热电势变化超出规定的误差范围时，应更换热电偶丝，更换后必须重新进行校验才能使用。

3.热电阻温度计

热电阻温度计是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定，信号可以远距离传送和记录。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻温度计包括金属丝电阻温度计和热敏电阻温度计两种。热电阻温度计的使用温度如表3-3所示。

表3-3　热电阻温度计的使用温度

（1）金属丝电阻温度计的工作原理

热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而改变的特性来进行温度测量的。纯金属及多数合金的电阻率随温度的升高而增加，即具有正的温度系数。在一定温度范围内，电阻与温度的关系是线性的。温度的变化可导致金属导体的电阻发生变化。这样，只要测出电阻值的变化，就可达到测量温度的目的。

由于感温元件占有一定的空间，所以不能像热电偶温度计那样，用来测量“点”的温度，当要求测量任何空间内或表面部分的平均温度时，热电阻温度计用起来非常方便。热电阻温度计的缺点是不能测定高温，因为流过的电流过大时，会发生自热现象而影响准确度。

（2）热敏电阻温度计

热敏电阻体是在锰、镍、钴、铁、锌、钛、镁等金属的氧化物中分别加入其他化合物制成的。热敏电阻和金属导体的热电阻不同，它是属于半导体，具有负电阻温度系数，其电阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。虽然温度升高，粒子的无规则运动加剧，引起自由电子迁移率略为下降，然而自由电子的数目随温度的升高而增加得更快，所以温度升高其电阻值下降。

（3）热电阻测温系统的组成

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。组成热电阻测温系统时必须注意以下两点：一是热电阻和显示仪表的分度号必须一致；二是为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。