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摘 要：热学量是指包含复现，测量，表征物体的冷热程度，物体系热平衡状态，包括温度，热传导，溶解热，热膨胀，燃烧热等，因此在热学计量中应注意一些问题，以保证计量的准确性。
关键词：热学计量；比热容；热传导；热膨胀；燃烧热；溶解热
中图分类号：TB94 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0303-02
1 比热容
热容的标准定义是：“当某物质由于增加微小的热量dQ而温度升高dT时，这个量即是该系统的热容。”（GB3102.4-93），通常以符号C表示，单位J/K。比热容是指当单位质量的物质吸收或放出热量引起温度升高或降低时，温度每升高1K所吸收的热量或每降低1K所放出的热量，通常以符号Cm表示，单位J/kg·K。计算公式如下：
比热容是物质的一种特性，不同的物质具有不同的比热容。比热容具有以下性质，同一物质的比热一般不随质量、形状的变化而变化。同一物质在同种状态下比热容的值是一定的。当温度改变时，比热容也会发生改变，但通常变化是非常小的，而且比热值还与物态有关。比热容表中所给的比热数值，是物质在常温下测得的平均值，所以在测量实验中我们要在常温下进行测试，然后与比热容表中的相对应数据进行对比。
比热容是很多领域都需要研究的热学量，如物理学，化学，工程设计等。在物理学科中，研究晶格，电子的比热容是为了研究物体的微观形态，从而更好地研究它们的性质，使固体物理学不断发展。在热化学的领域里，只有测出热容，才能求出平衡常数与温度的关系曲线，化学反应随温度的改变，以及标准熵的计算。在工程设计中研究比热容是为了更加合理使用材料，热容数据的准确性更是关乎一个工程设计是否能够成功。另外，研究物质的结构，相变，都需要热容数据。所以说热容的数据具有非常重要的用途。
在热容的计量中，以前是以正庚烷，α-三氟化二铝和苯甲酸作为热容和比热容的标准参考物。现在20开以下主要是用铜作为标准参考物。并以标准参考物质的热容，作为热容的国家标准。现在计量机构的主要研究方向是：既要在测出热容的基础上，建立国家标准，又要为其找到合适的标准参考物，建立一套完整的体系。还要不断的提高机器的精度与灵敏度，使热容的温度范围不断扩大，为企业或部门及时更新数据。
2 热传导
当有温差存在时，热量从温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫热传导。常用傅里叶定律来表达：Q=-，“-”号表示导热方向与温度梯度方向相反，λ为导热系数，一般由实验得出的，固体的导热系数最大，液体次之，气体最低。A表示横截面的面积，dt/dx表示温度梯度。公式的含义表示导热体单位面积上得到的热量，在数值上与该面积上温度成正比，与方向成反比。傅里叶定律适用于任何几何形状的物体，适用于特定的时间，特定地点的局部值，适用于各向同性的介质。
导热率的影响因素有电压，电流，温差，横截面积等，电压，电流越大时，吸收的热量越大。在测量导热率时，还要考虑物体因为温度的变化，而引起的热胀冷缩的问题，以保证数据的准确性。导热一般发生在固体与固体之间，也可以发生在固体与液体，固体与气体之间，纯导热发生在固体与固体之间。材料间的热传导主要通过材料晶格的热振动波以及自由电子迁移来实现的。热传导的特点是必须有温差，物体直接接触，不发生宏观的相对位移，依靠分子，原子及电子的热运动来进行传热。热传递的方式主要有三类：①通过材料的晶格热振动波，这类方式主要包括没有导电性只有绝缘性的绝缘体，如橡胶，塑料等。②依靠自由电子的迁移来实现热传递的金属，包括铁，铜等导电材料。③既包含了晶格的热振动波又有电子的迁移的合金或不良导体。热传导的现象主要通过声子来研究的，声子即晶格振动中的能量子，其传递能量过程和光子传递能量一样。研究热传导的微观结构可以更好的了解材料的导热性能，从而能更好地，合理地应用材料。
热传导率可以显示材料在不同温度范围内的特性，因此热传导在工业上有很多的应用。如橡胶的加热硫化、钢的热处理等。在窑炉、传热设备和热绝缘的设计计算及催化剂颗粒的温度分布分析中，热传导规律都占有重要地位。在高温高压设备的设计中，也需用热传导规律来计算设备各传热间壁内的温度分布，以便进行热应力分析。
在计量学中，为了建立国家标准，使热传导率的量值达到统一，要充分测量各个物体的热传导率，以保证数据的准确性。目前虽有国家已经在用标准参考物质，但国际上并未统一标准，所以在热传导方面，选择合适的标准参考物质仍是研究的重点。
3 热膨胀
热膨胀也是材料的性质之一，热膨胀是指压力保持不变时，由于温度的改变，造成固体、液体和气体发生长度或体积变化的现象。膨胀的程度通常用膨胀系数表示。膨胀系数是指固態物质当温度改变摄氏度1度时，其长度的变化和它在0℃时的长度的比值。膨胀系数的影响因素有，材料的性质，温差等。金属，液体都会出现膨胀现象，不同的材料由于晶格和电子对热膨胀的作用不同，所以不同材料的热膨胀的表现也是不一样的。在研究材料的热膨胀原理中竟然有负的膨胀系数，即出现反膨胀。而且，陶瓷材料的热膨胀系数几乎为0，这为材料热膨胀的研究提供了新方向。
在工程设计中，材料的热膨胀是必须考虑的因素，而膨胀系数正是热膨胀的重要影响因素。研究材料在不同温度的膨胀系数可以为工程设计提供一个参考依据。目前热膨胀系数的测试方法主要有，千分表法，光学机械法，电磁感性热机械法，TMA静态热机械分析法等，其中TMA静态热机械分析法的测试最精确。
在计量技术中，热膨胀也需要国家标准，所以也要有标准参考材料。但是由于测量方法的局限性，即使是同一种材料在不同资料中的数据也是不一样的。所以为解决这一问题，各部门的主要任务就是统一热膨胀的测量方法，并做出一套完整的体系，以满足工程和其他部门的需要。 4 溶解热
溶解热是指在一定温度及压力下（通常是温度为298K，压力为101kPa的标准状况），1摩尔的溶质溶解在大体积的溶剂时所发出或吸收的热量。在不同的溶剂中，溶解热是不一样的。在相同溶剂，不同的溶质，溶解热也是不同的。
溶解热也是指在特定的条件下，一定量的溶质在一定量的溶剂中产生的热效应。影响因素主要有温度，压力，溶劑量和溶质量。温度和压力越大往往溶解热越大。溶解热分为微分溶解热和积分溶解热。积分溶解热是指1摩尔溶质在1摩尔溶剂中产生的热效应。溶解微分热是指一定浓度的溶解热。习惯上使用微分热，但用量热器测量的往往是积分热，所以可根据作图法在求得微分热。
溶解热在化工生产中具有重要的指导意义，根据不同的溶解热配备合理的化学成分，以及选择合适的生产器具。所以在计量技术中，应选择合适的标准参考材料，建立溶解热的国家标准，以供技术员或工人参考查阅。
5 燃烧热
燃烧热是指物质与氧气进行完全燃烧反应时所放出的热量。通常用单位物质的量，单位质量或单位体积的燃料燃烧时放出的能量计算。规定压强101kPa，如果压强不定，则测出的热数值也是不一样的，而且材料必须是完全燃烧，否则不能称为燃烧热。燃烧热在工业生产和化工方面也有重要的用途。在工业生产方面根据材料不同的燃烧热，再根据生产的需要，从而选择不同的燃料。在化工方面，可以根据燃烧热来计算化学反应的焓变。目前，在国家标准中，已经有了一些物质的燃烧热，所以技术部门的主要工作是：研究更多物质的燃烧热，使国家标准更加完善。
6 结束语
热学的计量无论在物理学，还是化学以及工业生产方面，都是非常重要的，我们要重视在计量中出现的问题，并着重解决，以使热学的计量更加标准。
参考文献
[1]J.Moore，D.Mcecray and R.S.Craves Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of High-purity Copper from 78 to 400Kn.Can.J.ofphys.Vol.45，3840～3853（2012）.
[2]刘永东，费业泰.零件材料精确热膨胀系数的测定[J].计量学报，2012（03）.
收稿日期：2018-4-13
关键词：热学计量；比热容；热传导；热膨胀；燃烧热；溶解热
中图分类号：TB94 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0303-02
1 比热容
热容的标准定义是：“当某物质由于增加微小的热量dQ而温度升高dT时，这个量即是该系统的热容。”（GB3102.4-93），通常以符号C表示，单位J/K。比热容是指当单位质量的物质吸收或放出热量引起温度升高或降低时，温度每升高1K所吸收的热量或每降低1K所放出的热量，通常以符号Cm表示，单位J/kg·K。计算公式如下：
比热容是物质的一种特性，不同的物质具有不同的比热容。比热容具有以下性质，同一物质的比热一般不随质量、形状的变化而变化。同一物质在同种状态下比热容的值是一定的。当温度改变时，比热容也会发生改变，但通常变化是非常小的，而且比热值还与物态有关。比热容表中所给的比热数值，是物质在常温下测得的平均值，所以在测量实验中我们要在常温下进行测试，然后与比热容表中的相对应数据进行对比。
比热容是很多领域都需要研究的热学量，如物理学，化学，工程设计等。在物理学科中，研究晶格，电子的比热容是为了研究物体的微观形态，从而更好地研究它们的性质，使固体物理学不断发展。在热化学的领域里，只有测出热容，才能求出平衡常数与温度的关系曲线，化学反应随温度的改变，以及标准熵的计算。在工程设计中研究比热容是为了更加合理使用材料，热容数据的准确性更是关乎一个工程设计是否能够成功。另外，研究物质的结构，相变，都需要热容数据。所以说热容的数据具有非常重要的用途。
在热容的计量中，以前是以正庚烷，α-三氟化二铝和苯甲酸作为热容和比热容的标准参考物。现在20开以下主要是用铜作为标准参考物。并以标准参考物质的热容，作为热容的国家标准。现在计量机构的主要研究方向是：既要在测出热容的基础上，建立国家标准，又要为其找到合适的标准参考物，建立一套完整的体系。还要不断的提高机器的精度与灵敏度，使热容的温度范围不断扩大，为企业或部门及时更新数据。
2 热传导
当有温差存在时，热量从温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫热传导。常用傅里叶定律来表达：Q=-，“-”号表示导热方向与温度梯度方向相反，λ为导热系数，一般由实验得出的，固体的导热系数最大，液体次之，气体最低。A表示横截面的面积，dt/dx表示温度梯度。公式的含义表示导热体单位面积上得到的热量，在数值上与该面积上温度成正比，与方向成反比。傅里叶定律适用于任何几何形状的物体，适用于特定的时间，特定地点的局部值，适用于各向同性的介质。
导热率的影响因素有电压，电流，温差，横截面积等，电压，电流越大时，吸收的热量越大。在测量导热率时，还要考虑物体因为温度的变化，而引起的热胀冷缩的问题，以保证数据的准确性。导热一般发生在固体与固体之间，也可以发生在固体与液体，固体与气体之间，纯导热发生在固体与固体之间。材料间的热传导主要通过材料晶格的热振动波以及自由电子迁移来实现的。热传导的特点是必须有温差，物体直接接触，不发生宏观的相对位移，依靠分子，原子及电子的热运动来进行传热。热传递的方式主要有三类：①通过材料的晶格热振动波，这类方式主要包括没有导电性只有绝缘性的绝缘体，如橡胶，塑料等。②依靠自由电子的迁移来实现热传递的金属，包括铁，铜等导电材料。③既包含了晶格的热振动波又有电子的迁移的合金或不良导体。热传导的现象主要通过声子来研究的，声子即晶格振动中的能量子，其传递能量过程和光子传递能量一样。研究热传导的微观结构可以更好的了解材料的导热性能，从而能更好地，合理地应用材料。
热传导率可以显示材料在不同温度范围内的特性，因此热传导在工业上有很多的应用。如橡胶的加热硫化、钢的热处理等。在窑炉、传热设备和热绝缘的设计计算及催化剂颗粒的温度分布分析中，热传导规律都占有重要地位。在高温高压设备的设计中，也需用热传导规律来计算设备各传热间壁内的温度分布，以便进行热应力分析。
在计量学中，为了建立国家标准，使热传导率的量值达到统一，要充分测量各个物体的热传导率，以保证数据的准确性。目前虽有国家已经在用标准参考物质，但国际上并未统一标准，所以在热传导方面，选择合适的标准参考物质仍是研究的重点。
3 热膨胀
热膨胀也是材料的性质之一，热膨胀是指压力保持不变时，由于温度的改变，造成固体、液体和气体发生长度或体积变化的现象。膨胀的程度通常用膨胀系数表示。膨胀系数是指固態物质当温度改变摄氏度1度时，其长度的变化和它在0℃时的长度的比值。膨胀系数的影响因素有，材料的性质，温差等。金属，液体都会出现膨胀现象，不同的材料由于晶格和电子对热膨胀的作用不同，所以不同材料的热膨胀的表现也是不一样的。在研究材料的热膨胀原理中竟然有负的膨胀系数，即出现反膨胀。而且，陶瓷材料的热膨胀系数几乎为0，这为材料热膨胀的研究提供了新方向。
在工程设计中，材料的热膨胀是必须考虑的因素，而膨胀系数正是热膨胀的重要影响因素。研究材料在不同温度的膨胀系数可以为工程设计提供一个参考依据。目前热膨胀系数的测试方法主要有，千分表法，光学机械法，电磁感性热机械法，TMA静态热机械分析法等，其中TMA静态热机械分析法的测试最精确。
在计量技术中，热膨胀也需要国家标准，所以也要有标准参考材料。但是由于测量方法的局限性，即使是同一种材料在不同资料中的数据也是不一样的。所以为解决这一问题，各部门的主要任务就是统一热膨胀的测量方法，并做出一套完整的体系，以满足工程和其他部门的需要。 4 溶解热
溶解热是指在一定温度及压力下（通常是温度为298K，压力为101kPa的标准状况），1摩尔的溶质溶解在大体积的溶剂时所发出或吸收的热量。在不同的溶剂中，溶解热是不一样的。在相同溶剂，不同的溶质，溶解热也是不同的。
溶解热也是指在特定的条件下，一定量的溶质在一定量的溶剂中产生的热效应。影响因素主要有温度，压力，溶劑量和溶质量。温度和压力越大往往溶解热越大。溶解热分为微分溶解热和积分溶解热。积分溶解热是指1摩尔溶质在1摩尔溶剂中产生的热效应。溶解微分热是指一定浓度的溶解热。习惯上使用微分热，但用量热器测量的往往是积分热，所以可根据作图法在求得微分热。
溶解热在化工生产中具有重要的指导意义，根据不同的溶解热配备合理的化学成分，以及选择合适的生产器具。所以在计量技术中，应选择合适的标准参考材料，建立溶解热的国家标准，以供技术员或工人参考查阅。
5 燃烧热
燃烧热是指物质与氧气进行完全燃烧反应时所放出的热量。通常用单位物质的量，单位质量或单位体积的燃料燃烧时放出的能量计算。规定压强101kPa，如果压强不定，则测出的热数值也是不一样的，而且材料必须是完全燃烧，否则不能称为燃烧热。燃烧热在工业生产和化工方面也有重要的用途。在工业生产方面根据材料不同的燃烧热，再根据生产的需要，从而选择不同的燃料。在化工方面，可以根据燃烧热来计算化学反应的焓变。目前，在国家标准中，已经有了一些物质的燃烧热，所以技术部门的主要工作是：研究更多物质的燃烧热，使国家标准更加完善。
6 结束语
热学的计量无论在物理学，还是化学以及工业生产方面，都是非常重要的，我们要重视在计量中出现的问题，并着重解决，以使热学的计量更加标准。
参考文献
[1]J.Moore，D.Mcecray and R.S.Craves Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of High-purity Copper from 78 to 400Kn.Can.J.ofphys.Vol.45，3840～3853（2012）.
[2]刘永东，费业泰.零件材料精确热膨胀系数的测定[J].计量学报，2012（03）.
收稿日期：2018-4-13