孟菲斯托
翻一翻你家的醫(yī)藥箱,你一定能找到一根玻璃做的小棒棒,每當(dāng)你發(fā)燒難受之際,便是它大顯身手之時(shí)。沒(méi)錯(cuò),這根小棒棒就是體溫計(jì),能準(zhǔn)確地測(cè)量出我們的體溫。與體溫計(jì)類(lèi)似的,還有測(cè)量環(huán)境溫度的溫度計(jì)。別看它們不起眼,誰(shuí)家不得備一根?這么有用的好東西,是誰(shuí)發(fā)明的?
體溫計(jì)的老兄
發(fā)明溫度計(jì)的人,嘿嘿,絕對(duì)大名鼎鼎,他就是著名的物理學(xué)家、天文學(xué)家伽利略。
400年前,伽利略在意大利威尼斯的一所大學(xué)里教書(shū)。當(dāng)時(shí),世人都在琢磨,如何才能準(zhǔn)確地測(cè)定物體或環(huán)境的溫度。有一次,伽利略給學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課,伽利略在一個(gè)試管里裝上水,然后燒開(kāi),試管里的水燒開(kāi)后上升了一些。伽利略考問(wèn)學(xué)生這是為什么,學(xué)生回答是因?yàn)闊崦浝淇s的原理。
很簡(jiǎn)單的現(xiàn)象吧?可伽利略忽然腦中閃過(guò)一個(gè)念頭:既然水溫變化會(huì)導(dǎo)致液體的體積變化,反過(guò)來(lái),為什么就不能用液體體積的變化推導(dǎo)出溫度的變化呢?伽利略直奔實(shí)驗(yàn)室,立即著手實(shí)驗(yàn),制作起溫度計(jì)來(lái)。
溫度計(jì)的變遷
伽利略很快試制成功了一支溫度計(jì)。這是一根帶有刻度的細(xì)長(zhǎng)玻璃管,一段封閉,另一端沒(méi)有封閉。使用時(shí),將未封閉的一端插在水罐里,玻璃管中的水柱的水位高低就會(huì)隨溫度發(fā)生變化。
伽利略式溫度計(jì)利用的是水的熱脹冷縮原理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,測(cè)量結(jié)果也不算太準(zhǔn)。因?yàn)檫@些水罐中的水除了受到氣溫的影響,也要受到大氣壓力的影響,因此伽利略式溫度計(jì)只能測(cè)量一個(gè)大概溫度。
伽利略有一位學(xué)生,名叫弗迪南,他用酒精代替水,將細(xì)玻璃管兩頭封閉,使得管中的酒精處于真空狀態(tài),避免了大氣壓的影響。這種酒精溫度計(jì)的精準(zhǔn)度大大提高,被意大利醫(yī)學(xué)教授圣托里奧用來(lái)測(cè)量人體溫度,獲得了不錯(cuò)的效果。
過(guò)了十幾年,伽利略的朋友,意大利人阿科德米亞發(fā)現(xiàn),用水銀代替酒精制作溫度計(jì),用來(lái)測(cè)量人體溫度更加準(zhǔn)確。此后,溫度計(jì)和體溫計(jì)不斷地發(fā)展變化,但基本原理再?zèng)]有什么變化。
水銀or酒精
今天,常見(jiàn)的溫度計(jì)依舊有兩種,一種是水銀溫度計(jì),一種是酒精溫度計(jì)。這兩種溫度計(jì)各有優(yōu)缺點(diǎn),在實(shí)際使用中,要根據(jù)它們的特點(diǎn)來(lái)選擇。
在正常的大氣壓環(huán)境中,酒精的沸點(diǎn)比較低,只有78℃,如果你要用酒精溫度計(jì)來(lái)測(cè)量開(kāi)水的溫度,它肯定不能勝任,而水銀溫度計(jì)則能測(cè)量高達(dá)357℃的溫度。但是,如果你到了南極,水銀溫度計(jì)就力不從心了,因?yàn)樗y在零下39℃就凝固了。這時(shí),酒精溫度計(jì)就成了最佳選擇,因?yàn)榫凭诹阆?17℃才會(huì)凝固??磥?lái),就咱們?nèi)粘5纳瞽h(huán)境和測(cè)量需求來(lái)說(shuō),酒精溫度計(jì)就夠啦,而且水銀有劇毒,安全性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上酒精。然而,水銀溫度計(jì)的測(cè)量結(jié)果比酒精溫度計(jì)更精確,因此,體溫計(jì)部是用水銀做的,以保證能夠準(zhǔn)確測(cè)量變化細(xì)微的體溫。