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温度是怎样测量的?

时间:2010-01-29 03:08 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  当一个人的体温比其他人高时,我们就知道他发烧了,只要摸一下他的额头就可得出结论。但是,单凭触觉并不能准确地知道他发烧的程
度。实践中有这样一个简单的例证:将你的一只手放到相对比较热的水
里,把你的另一只手放到相对比较冷的水中,呆一会儿,同时把两只手
放入一个温水中,一只手会觉得水冷,而另一只手会觉得水热。
这意味着,通过感觉来判断温度并不准确,它不比用眼睛衡量长度
好多少。人类会用一个测量器具测量长度,同样会想到用工具测量温度。
你会想到一些现象,在温度升降时,这些现象会有规律地变化,于是可
以把这些变化记在一个装置上,便做成了一个工具。伽利略就是这种工
具的发明者。1603 年,他把一只装有加热空气的玻璃管倒置在一碗水中,
当管中的空气冷却后,它就要收缩,并将碗中的一部分水吸进管中。如
果房间里很温暖,玻璃管中的空气受热后膨胀,它迫使管中的液面下降;
当房间里的温度变冷时,管中的空气再度收缩,于是液面又开始上升。
测量管中的液面高度,就可以判断室温的高低。伽利略的这套装置就是
世界上的第一个温度计,它也是世界上第一个用玻璃制成的科学仪器。
但这个温度计还很粗糙,因为,它的工作介质(水)暴露在空气中,管
中的液面高度受外界气压的影响,使测量结果产生误差。1654 年大公爵
佛德奈特二世发明了一种温度计,这个温度计避免了空气压力的影响。
他把某种液体密封在由一个小球和一段细长管连通的容器中,这套装置
中留有一定的装有空气的空间。当外界温度升高时,液体膨胀;外界温
度下降时,液体收缩。由于液体和空气胀缩的程度不同,就会在细管中
引起液面高度的变化,即使膨胀量或收缩量很小,都会引起液面高度的
变化。
最初,在温度计中使用的液体是水或酒精。但是,它们都不很理想。
在寒冷的冬季水会结冰,影响使用;而酒精又极易挥发,用它在炎热的
夏天测量温度就很困难。大约在1695 年,法国物理学家盖鲁姆·阿芒托
斯建议使用水银做温度计的工作介质,他认为这是最理想的。与水和酒
精相比,水银在很大的温度范围内均呈液体状态,当温度变化时,它能
以较稳定的、有规律的方式膨胀或收缩。
1714 年,一位名叫盖伯尔·狄奈尔·华仑海特的德裔荷兰物理学家
设计了一个新温度计。它由装水银的球形槽和细玻璃管连通而成,纤细
的玻璃管里是真空的,微量的膨胀水银可以由水银槽中竖直向上进入这
个纤细的管中。他把温度计放到溶化的冰水中,并在液面到达的位置上
做上标记;然后再将温度计放到沸水中,再在液面到达的位置上做上标
记。他把这两个记号之间等分成180 个小格,从而制成了一个温度计。
这就是人们所说的华氏温度计。华氏温度计中冰水的温度定为32°F,沸
水的温度定为212°F。科学界对这种刻度持有异议,可是他仍旧这样做
了。
瑞典天文学家安德斯·摄尔西斯于1742 年发明了一种称之为摄氏温
度计的测温装置,他将结冰的温度定为0℃,将水的沸点定为100℃。摄
氏温度计比华氏温度计更精巧、更准确。至今,除美国人外全世界都采
用了摄氏温度。美国人很固执地把住老传统不放。从一种刻度换算为另一种刻度并不难,本书将向读者介绍如何用这两种刻度来表示温度。
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