声学温度计（acousticthermometer）14年物理知识百科

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声学温度计（acousticthermometer）

声学温度计(acousticthermometer)

利用理想气体中声速的平方与热力学温度成比例的关系来测定热力学温度的温度计称为声学温度计，也称为动态气体温度计。1965年美国国家标准局(NBS)用它建立了2～20K的热力学温标。

在绝热情况下，声波在气体中传播时遵守

`C^2=\frac{E}{\rho}=-\frac{V^2}{m}(\frac{\partialP}{\partialV})_S=-\frac{C_p}{C_v}\frac{V^2}{m}(\frac{\partialP}{\partialV})_T`，其中

$E=-V(\frac{\partialP}{\partialV})_S$为绝热体积弹性模量，ρ为气体密度，

作为理想气体则有$(\frac{\partialP}{\partialV})_T=-nRT\frac{1}{V^2}$，如果工作气体

采用单原子分子He，则$\frac{C_p}{C_v}=\frac{5}{3}$，于是可得$C^2=\frac{5RT}{3M}$，其中M为气体摩尔质量，只要测得声速C，即可求得热力学温度T。

声速的测量可以用一石英晶体作为换能器Q，在外电路以其谐振频率v来激励出声波，在传输管的另一可移动的端面R处被反射，当传输距离D为半波长的整数倍时，形成驻波，此时在石英晶体中电压出现峰值，这时可调节反射器R，使距离移长D，出现n个峰值电压，则有$C=v\lambda=2v\frac{D}{n}$，于是温度T就可测得。

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