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FHSST 生物学/温度

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我们需要特别提及用来描述温度的单位。表 1.1 中列出的温度单位不是我们日常生活中看到和使用的单位。

通常使用摄氏温标来描述温度。众所周知,摄氏温度可能为负值。这可能表明任何数字都是有效的温度。实际上,气体的温度是组成气体的粒子的平均动能的量度。当我们降低温度时,粒子的运动会减弱,直到达到所有运动都停止的点。发生这种情况的温度称为绝对零度。没有低于这个温度的物理温度。在摄氏温度下,绝对零度为 -273.15 °C。

物理学家定义了一种新的温度标度,称为开氏温标。根据这个标度,绝对零度为 0 K,不允许负温度。一个开尔文单位的大小与一个摄氏度单位的大小完全相同。这意味着温度变化 1 开尔文等于温度变化 1 摄氏度——这两个标度只是从不同的位置开始。想象一下两个梯子,它们的台阶大小相同,但摄氏梯子最底部的台阶标为 -273,而开氏梯子最底部的台阶标为 0。在水结冰和沸腾的点之间仍然有 100 个台阶,无论是在哪个梯子上。

                         |----|   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

(备忘:想出一个合适的图像,有两个梯子,在同一个位置标记了——水沸腾和结冰——但台阶上的标记不同!)

这使得从开尔文到摄氏度以及反向的转换非常容易。要从摄氏度转换为开尔文,请加 273。要从开尔文转换为摄氏度,请减 273。用TK表示开氏温度,用ToC表示摄氏温度,

正是因为这种转换是加性的,所以 1 摄氏度的温度差等于 1 开尔文的温度差。大多数单位之间的转换是乘性的。例如,要从米转换为毫米,我们乘以 1000。因此,1 米的变化等于 1000 毫米的变化。

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