聊聊温度计发展史
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聊聊温度计发展史 发布于:2020/10/01
    温度与人们的日常生活关系十分密切:上了年纪的人习惯关注《新闻联播》后的《天气预报》节目,年轻人则喜欢直接在手机上查看当天的气温;自己或家人身体发热时会用体温计测量体温;新冠肺炎疫情期间,每当进入超市、地铁等人口聚集的场所,工作人员总会拿着额温枪测量你的体温……大家或许想知道,在温度计发明之前,人们如何确定温度高低?
  从史料来看,中国人很早就确立了寒、冷、温、热等“温度”概念,像“春暖花开”“天寒地冻”等词语都表达了古人对温度的感知。先秦时期,中国出现了一种可以观察温度变化的“冰瓶”:在瓶子中装水,如果水结冰,则进入寒冬;如果冰融化,则气温回升。
  “冰瓶”可谓中国最原始的一种温度计,不过古人测量温度多依靠经验,不精确。
  1593年,意大利科学家伽利略首先发明了一种利用空气热胀冷缩原理的气体温度计。它是一根细长的玻璃管,一端开口,另一端是一枚鸡蛋大小的玻璃泡。使用时,先用手把玻璃泡捂热,然后让玻璃泡一端在上,把玻璃管竖直插入水中,这样便形成了一个简单的气体温度计。当外界气温上升或下降时,玻璃管中的水柱就会下降或上升。如果在玻璃管上标上刻度,便可以指示温度。不过这种温度计易受气泡内空气温度以及外界气压的影响,误差较大。
  受伽利略的启发,他的朋友、意大利帕多瓦大学的医学教授桑克托留斯在1612年发明了一种蛇形的气体温度计,上端的玻璃泡可放入病人口中,从下方水柱查看病人体温的变化。这是世界上最早的体温计。
  1632年,法国医生让·莱伊首次把伽利略的温度计颠倒,让玻璃泡在下方,并在里面装水,以水为测温物质,温度则通过玻璃管中的水柱体现。但由于这种温度计玻璃管的上方是开放式的,因此会受到水蒸发的影响。随后,阿拉贡国王斐迪南二世让人试验了多种液体,发现酒精的热膨胀效果比较明显,同时他把玻璃管的上端熔化,使其封闭,制成了世界上第一支不受外界气压影响的温度计。
  1714年,德国科学家华伦海特发明了水银温度计。水银温度计和酒精温度计各有千秋。水银的沸点约为357℃,故可测量较高的温度,但由于其凝固点约为零下39℃,故不能测比之更低的温度。与水银温度计相反,酒精温度计不能测量较高的温度,因为酒精的沸点约为78℃,但可以测量较低的温度,因为其凝固点约为零下117℃。
  如今,随着科技的发展以及现实测温的需要,各种各样的温度计相继出现,它们大致可分为接触式与非接触式两类。如利用电阻随温度变化而改变的热电阻式温度计属于接触式温度计,利用红外线照射导致元件温度变化的红外线温度计等属于非接触式温度计。(据《科学世界》《新民晚报》等)
  温标的确立
  华氏温标(单位:°F)
  1724年,华伦海特在一篇论文中使用三个参考温度来标示刻度。将温度计放入由冰、水以及氯化铵混合而成的盐水中,量的刻度为0华氏度。第二个刻度是32华氏度,是将温度计放入恰好有冰形成于表面的水中而量得。第三个刻度为96华氏度,是将温度计含入口中或夹在腋下时量得的刻度。之后,其他科学家观察到水的沸点比冰点约高180华氏度,决定重新确定华氏温标,使水的沸点刚好高于冰点180度。
  摄氏温标(单位:℃)
  1742年,瑞典物理学家安德斯·摄尔修斯在一篇论文中描述了他的温标系统:把标准大气压下水的冰点和沸点之间划分为100度,其中冰点为100度,沸点为0度,这样可以避免低温为负数。但这一方案与人们的习惯相悖,1745年,他的同事、瑞典植物学家林奈把冰点与沸点的度数颠倒,这便是我们现在使用的摄氏温标。
  绝对温标(单位:K)
  1848年,英国物理学家威廉·汤姆逊确立了一种新的温标——绝对温标。此温标只有一个基准点,即绝对零度,这是冷到极限的状态。在这种状态下,一切原子、分子的热运动都已消失,相当于摄氏溫标中的零下273.15度。来源:发明与创新·中学生
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