发布时间:2024-03-20 05:58:09 作者 :极线光学网 围观 : 0次
大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于棱镜分光多波长高温计的问题,于是小编就整理了1个相关介绍棱镜分光多波长高温计的解答,让我们一起看看吧。
如果温度太高,我们肯定不能用温度计,而只能用光谱仪。
比如说太阳的表面温度是6000度,那么这个我们可以通过测量太阳表面的光谱来估算。太阳表面的光谱是满足热平衡的黑体辐射谱线的,所以我们可以用维恩位移定律来知道太阳的温度的到底是多少。主要的结论是:太阳光谱的峰值波长与温度成反比。
当然了,很多高温物体其实不一定是热平衡状态,那种情况下,温度其实是不能定义的。但是,科学家为了方便,有时候也用温度这个概念来描述。主要原因在于,温度与能量是可以等效的。因为温度乘上玻尔兹曼常数就是能量,所以我们也就把温度与能量等效起来。比如我们一般认为,1个电子伏特等于10000度。
所以,很容易理解如下的事情。比如说一个电子的质量是0.511百万电子伏特。那么,如果在一个物理过程中,能够无中生有产生一个电子,那么,我们就可以说这个物理过程的能量肯定超过了0.511百万电子伏特。但是,前面我已经讲了,1个电子伏特等于10000度,所以0.511百万电子伏特就等于5110百万度,也就是51亿度。
所以,超过1亿度的温度就是这样估计出来的。
因为超过1亿度的时候,肯定会有很多量子场论的效应,这个情况下会产生很多粒子。我们通过新产生的粒子的质量换算成能量,然后再把能量换算成温度来估算这个情况下的温度。这个估算也是非常合理的,这个时候其实我们已经不能用光谱仪了,我们用的是一种粒子谱仪。
当然了,总得来说,在极端高温的情况下,其实用的就是物理知识,而不是温度计这样的常识来看温度。
我们常见的测量温度的仪器就是温度计或体温计,大多数还是玻璃制的水银温度计,里面的介质水银(也就是汞),其沸点约为356℃,这对于测量类似人体体温或环境温度是足够用了。但是,在工业上或科学实验中有时要测量上千度或上万度甚至上百万度的高温,水银温度计肯定是不能用了。于是人类就开发了各种用于测量高温的方法。
在工业上我们常用的温度测量仪主要有金属温度计,热电偶温度计和热电阻温度计,这些温度计虽然能把测量温度的范围扩大到2000摄氏度以上,但由于这些温度计都是接触式温度计,测量温度的上限受到材料本身的熔点的限制。目前世界上已知熔点最高的化合材料是碳化钽铪合金(五碳化四钽铪 Ta4HfC5),这种材料是由碳化钽(TaC 熔点为3983℃)和碳化铪(HfC 熔点为3928℃)这两种化合物组成的,主要用于火箭、喷气发动机等耐热高强材料以及控制和调节装备的零件。这对于一些动不动就百万摄氏度以上的超高温试验研究显得不值一提了。
对于这类高温,特别是那些距离我们十分遥远的恒星等天体的温度,人类更是不可能进行直接接触,于是设计发明了光谱仪,用光谱分析的方法去测量温度。一般来说,物体被加热后,其颜色会随着温度的变化而改变,比如,燃烧着的煤球,随着温度的升高,颜色就会从暗红慢慢变成亮红,亮黄,如果温度继续高,就可能变成白色或者蓝色。我们看到的那些颜色不同的恒星,其原理也与之相似,就是说我们可以根据恒星的颜色判断出其温度的初步信息。而恒星的有效温度就决定了其光谱类型,反过来每种光谱型也对应其相应的温度。通过测定就可以按照对应温度的高低把恒星的光谱型分为以下几种类型:
每一种光谱型又按照谱线相对强度可以分成10个次型,我们的太阳就是一颗光谱型为G2型的黄矮星,其有效温度约为5800K。当然,光谱分析不只是通过颜色判断,光谱分析法原理是:当物体达到一定温度的时候,一些特定元素就会变成高游离态了,其中一些元素特定的谱线就会被吸收。所以我们可以通过检测光谱中被吸收的谱线来确定恒星的温度。通过光谱分析我们可以把温度测量的上限提高到千万度以上,但如果超过一亿度的话,光谱分析也不太适用了。
因为当温度超过1亿度的时候,其组成的物质会有很多量子场论的效应,在这种情况下物质就会发出很多高能粒子。我们可以通过测定这些新产生的粒子的质量,然后把质量换算成能量,再把能量换算成温度来计算这种极限情况下的温度。当然,这种情况我们就不能再用光谱仪了,用的是一种粒子谱仪。所以,这些超高温的极限温度都是通过测量其他数据间接的计算出来的。
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