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        溫度計(jì)的歷程

        2021-09-01 09:28:02胡紫霞
        閱讀(科學(xué)探秘) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:測量

        胡紫霞

        “我的頭怎么昏昏沉沉的,該不會(huì)是發(fā)燒了吧?”銘銘用手摸了摸額頭,“還是用體溫計(jì)量一下體溫吧!”銘銘拿出體溫計(jì)放在腋下。“哈哈,你知道嗎?體溫計(jì)是在溫度計(jì)的基礎(chǔ)上研制而成的。你真得感謝這發(fā)明溫度計(jì)的人……”突然,一個(gè)聲音響起,“最早發(fā)明溫度計(jì)的人是誰?哈哈,那當(dāng)然是我伽利略了!”

        伽利略:銘銘同學(xué),你好!說到溫度計(jì),其實(shí)利用的就是物體的熱脹冷縮性質(zhì)。1592年的一天,我正在大學(xué)里帶領(lǐng)學(xué)生做加熱水的實(shí)驗(yàn)。我的學(xué)生們發(fā)現(xiàn):水溫升高的時(shí)候體積增大,水面就上升;水溫下降的時(shí)候體積減小,水面就下降。在此啟發(fā)下,我經(jīng)過多次研究,發(fā)明了泡狀玻璃管溫度計(jì)。

        銘銘:我來找找圖片,看看是啥樣的。

        伽利略:它的頂端是一個(gè)玻璃泡,里面是空氣。和玻璃泡相連的玻璃管中裝著有色液體,玻璃管另一頭是敞口的,倒置在裝有水的瓶子中。當(dāng)外界溫度升高時(shí),玻璃泡內(nèi)的空氣受熱膨脹,使玻璃管內(nèi)的水位下降;當(dāng)外界溫度降低時(shí),玻璃泡內(nèi)的空氣收縮,玻璃管中的水位就會(huì)上升。我在玻璃管上標(biāo)上刻度(我們那會(huì)兒叫熱度),就可以測量氣溫了。

        銘銘:哦,這就是世界上第一支標(biāo)有刻度的溫度計(jì)——?dú)怏w溫度計(jì)。

        伽利略:嗯!但它是很不完善的,很容易受大氣壓的影響。后來又有很多人進(jìn)行了改進(jìn),我不得不把一個(gè)人請(qǐng)來,那就是意大利托斯卡納的大公——斐迪南,他對(duì)液體溫度計(jì)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。

        斐迪南:您好,伽利略先生!你好,銘銘同學(xué)!為了使溫度計(jì)不受大氣壓的影響,我開始用各種不同的液體來進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)酒精在受熱以后體積的變化比較顯著。1654年,我往一端帶有空心玻璃球的管里注入適量帶顏色的酒精,再把玻璃球加熱,用酒精趕跑玻璃管中的空氣,并將那一端密封,最后在玻璃管上標(biāo)上了刻度。

        伽利略:于是,第一個(gè)不受大氣壓影響的酒精溫度計(jì)就這樣誕生了!酒精溫度計(jì)構(gòu)造簡單,制作方便,準(zhǔn)確度高,一經(jīng)問世就得到了廣泛應(yīng)用。

        銘銘:今天,我們家庭中通常用的溫度計(jì)都是酒精溫度計(jì)。

        斐迪南:是的,但由于酒精的沸點(diǎn)低,酒精溫度計(jì)不適于較高溫度的測量。后來,人們又發(fā)明了水銀溫度計(jì)。此時(shí)我也要介紹一個(gè)朋友,他就是荷蘭物理學(xué)家——華倫海特,相信他會(huì)介紹得更具體。

        華倫海特:大家好!我對(duì)科學(xué)儀器有濃厚的興趣,一直在歐洲拜訪各國的科學(xué)家和儀器制造者。其實(shí)我不是最早發(fā)明水銀溫度計(jì)的人,其間有很多人研制了水銀溫度計(jì),但在那些水銀里?;煊醒趸?,使水銀容易附著于玻璃管璧上,影響準(zhǔn)確讀取溫度。我經(jīng)過不斷研究,終于發(fā)現(xiàn)了一種純化水銀的方法,解決了這個(gè)問題,并在1714年制成了世界上第一支真正精確的水銀溫度計(jì)。

        大家紛紛豎起大拇指。

        華倫海特:同時(shí),我還研制了早期的溫標(biāo),單位記做F。(溫標(biāo),是為了保證溫度量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確而建立的一個(gè)用來衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。)我把冰的熔點(diǎn)定為32°F,把水的沸點(diǎn)定為212°F,把人體溫度定為96°F(以今天人的平均標(biāo)準(zhǔn)體溫37℃計(jì)算,應(yīng)為98.6°F)。不過它終究是有局限性的。后來,瑞典物理學(xué)家攝爾修斯又制成了一種水銀溫度計(jì),把水的沸點(diǎn)與冰的熔點(diǎn)分別定為100℃和0℃,其間分為100格,每一格為1℃。這就是著名的“攝氏溫標(biāo)”,受到了國際認(rèn)可,被廣泛使用。

        銘銘:感謝你們,正因?yàn)橛心銈兊牟粩嚆@研,才有了這些發(fā)明,給我們的生活帶來了極大的便利。

        伽利略:我聽說,隨著不同溫標(biāo)的建立和制作溫度計(jì)技術(shù)的成熟,以及實(shí)際測量的需要,后人先后改進(jìn)、發(fā)明了各式各樣的溫度計(jì),用于測量各種物體不同的溫度。

        銘銘:我剛查到的資料有:德國發(fā)明家卡爾·西門子在1860年發(fā)明了遙測式電阻溫度計(jì);英國醫(yī)生托馬斯·阿爾伯特在1865~1867年間,發(fā)明了至今還在使用的、測量人體溫度的現(xiàn)代水銀體溫計(jì)。它離開人體后讀數(shù)不變,可精確到0.1℃;1984年,一位芬蘭醫(yī)療器械設(shè)計(jì)師,發(fā)明了電子體溫計(jì)(更方便,無有害物泄漏)……

        今天的溫度計(jì),已經(jīng)有了使用材料不同、測量對(duì)象不同、用途不同、顯示溫度的器件不同、測量溫度范圍不同、指示溫度的形式不同等在內(nèi)的許多新品種,如:半導(dǎo)體溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、液晶溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、光測高溫計(jì)、便于進(jìn)行℃與°F換算的雙標(biāo)氣溫計(jì)、可同時(shí)測量氣溫和空氣濕度的干濕泡溫度計(jì)、2020年新冠肺炎疫情全球大流行期間便于快速測量體溫的額溫計(jì)……

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