科学仪器温度计

Posted 2022-01-01

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    不断改进的温度计
    今天，我们已习惯了将冷热的变化用多少度这一量化概念来表示，因而无论谁对温度计都不陌生。然而，温度计究竟是怎样诞生的，那些温度又是怎样确定的呢？
    18世纪以前，人们是无法准确表示气温的微小变化的。为了测定出如今普通温度计上的每一个刻度，发明家大约花了一千多年的时间。
    最初，冷热是凭人们的感觉主观臆测的，因为那时没有温度计，大多数人说冷了，那就是冷了。
    公元2世纪，一位叫加莱的希腊医生提出建议：为了看病的需要，最好分四个等级来表示人体的冷、热变化。加莱的建议??冷热的四个等级就成为没有温度计之前的温度标示了，这个不足为奇的温度准衡，在17世纪之前，一直被医学界采用。
    当人们生活得还不十分精致的时候，粗略的说明勉强可以应付人们了解温度变化的需要，但是对于科学研究说却不同了，它需要进行准确的温度测量。在科学发展的道路上，第一步要做的工作是应该有一个计量冷热的方法，这就是为什么要发明温度计的原因。
    1575年，意大利学者希罗的一本科学著作出版了。在这本书里，他描述了许多离奇的设备。后来，一些细心的学者研究了这本著作，他们指出，这些离奇的设备中有一台仪器能够证明物体受热会膨胀。
    对物体热胀冷缩特性的认识直接导致了温度计的出现。
    世界上第一支温度计是意大利著名的天文学家、物理学家伽利略在1593年制造的。他在一根一端附有玻璃球的管子里面装入带色的液体，然后把这根管子倒放在水里制成了最原始的温度计。这时如果在球外面用不同温度的物体与球靠近或接触，由于管内空气热胀冷缩，水面就会发生升降，这样从水柱的高低就能分辨出温度的变化。这种温度计叫空气温度计，它是现代温度计的鼻祖。空气温度计虽然很灵敏，但很不完善，容易受外界大气压变化的影响，从而使所测的温度不够准确。
    后来，伽利略的学生继续研究，把管子制成密封的，并用酒精来代替空气。如此一来，测出的温度就准确多了。但是，因为酒精到摄氏78度就开始沸腾，所以它不能用来测量一般的高温。
    1714年，荷兰阿姆斯特丹的一位名叫华仑海特的仪表商用水银代替了酒精，克服了上述的缺点。因为水银在摄氏350度才开始沸腾气化，在摄氏零下39度才开始凝固。所以水银温度计能测出较高或较低的温度。
    不过，那时各种温度计所取刻度的含义很不统一，都是各取所需。比如，英国皇家学会实验部主任罗伯特?胡克把水的结冰温度作为一个起点；有的医生以正常血温为起点；而牛奶场的商人则以牛奶溶点为起点；还有的天文学家以巴黎天文台地下室的温度为温度计的起点，等等。有人统计了一下，这一阶段约有27种不同刻度的温度计，它们的确方便了确定温度起点的个人，却给更多的人带来了麻烦。为此，1740年，大家经协商后一致同意以水的冰点和沸点作为温度计标准刻度的依据。但应给这两个温度作怎样的标记呢？学者们又各抒己见了。
    最初，发明水银温度计的华仑海特提出，把水在一个大气压下的冰点定为32度，沸点定为212度，中间划为180格，每一格定为一度，这就是华氏温度。用华氏温度计量出的温度度数，常用“F”来表示，例如华氏82度就记作“82摄氏度F”。
    对普通人来说，华氏温度计使用不便。
    1742年，瑞典天文学家摄尔西斯设计制造了一种温度计，他把一个大气压下的水的冰点定为零度，沸点定为100度，中间划分100格，每格定为一度，这就是我们今天最熟悉的摄氏温度。气象台预报气温变化时就是采用他制定的标准。用摄氏温度计量出的温度，常用“C”来表示，例如25摄氏度，记作“25℃”。
    此后，国际上对温度标准还曾进行过多次修改，现在科研活动中多已采用1968年制定的国际实用温度。国际实用温度还用绝对温度来表示摄氏温度。绝对温度是英国物理学家开耳芬在1848年提出的，所以也叫开耳芬温度，简称开氏温度。它用“T”来表示，度数后面用符号“K”来表示。例如摄氏零度是水的冰点，用绝对温度来表示则是：T＝273K。绝对温度可使热力学中很多定律的公式变换起来更简单，计算起来更方便。
    今天人们普遍使用的温度计大多采用摄氏温度，它仍是利用液体的膨胀或收缩来测量温度变化的，液体被密封在一个玻璃泡里，玻璃泡又与一根细玻璃管相连。温度较高时，液体膨胀并在管内上升；温度较低时，液体收缩并在管内下降。液面最高处的管子上的刻度可以准确地显示当时温度是多少。
    体温计是温度计中的一种，现在这种在小玻璃管上刻刻度，玻璃管下端装储存水银的小玻璃泡的现代体温计是由英国医生奥尔布特于1867年创制的。

科学仪器 温度计

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