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测量温度的故事

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翻一翻你家的医药箱,你一定能找到一根玻璃做的小棒棒,每当你发烧难受之际,便是它大显身手之时。没错,这根小棒棒就是体温计,能确地测量出我们的体温。与体温计类似的,还有测量环境温度的温度计。别看它们不起眼,谁家不得备一根?这么有用的好东西,是谁发明的?

体温计的老兄

发明温度计的人,嘿嘿,绝对大名鼎鼎,他就是著名的物理学家、天文学家伽利略。

400年前,伽利略在意大利威尼斯的一所大学里教书。当时,世人都在琢磨,如何才能确地测定物体或环境的温度。有一次,伽利略给学生上实验课,伽利略在一个试管里装上水,然后烧开,试管里的水烧开后上升了一些。伽利略考问学生这是为什么,学生回答是因为热胀冷缩的原理。

很简单的现象吧?可伽利略忽然脑中闪过一个念头:既然水温变化会导致液体的体积变化,反过来,为什么就不能用液体体积的变化推导出温度的变化呢?伽利略直奔实验室,立即着手实验,制作起温度计来。

温度计的变迁

伽利略很快试制成功了一支温度计。这是一根带有刻度的细长玻璃管,一段封闭,另一端没有封闭。使用时,将未封闭的一端插在水罐里,玻璃管中的水柱的水位高低就会随温度发生变化。

伽利略式温度计利用的是水的热胀冷缩原理,结构简单,测量结果也不算太。因为这些水罐中的水除了受到气温的影响,也要受到大气压力的影响,因此伽利略式温度计只能测量一个大概温度。

伽利略有一位学生,名叫弗迪南,他用酒精代替水,将细玻璃管两头封闭,使得管中的酒精处于真空状态,避免了大气压的影响。这种酒精温度计的精度大大提高,被意大利医学教授圣托里奥用来测量人体温度,获得了不错的效果。

过了十几年,伽利略的朋友,意大利人阿科德米亚发现,用水银代替酒精制作温度计,用来测量人体温度更加确。此后,温度计和体温计不断地发展变化,但基本原理再没有什么变化。

水银or酒精

今天,常见的温度计依旧有两种,一种是水银温度计,一种是酒精温度计。这两种温度计各有优缺点,在实际使用中,要根据它们的特点来选择。

在正常的大气压环境中,酒精的沸点比较低,只有78℃,如果你要用酒精温度计来测量开水的温度,它肯定不能胜任,而水银温度计则能测量高达357℃的温度。但是,如果你到了南极,水银温度计就力不从心了,因为水银在零下39℃就凝固了。这时,酒精温度计就成了最佳选择,因为酒精要在零下117℃才会凝固。看来,就咱们日常的生活环境和测量需求来说,酒精温度计就够啦,而且水银有剧毒,安全性也远远比不上酒精。然而,水银温度计的测量结果比酒精温度计更精确,因此,体温计部是用水银做的,以保证能够确测量变化细微的体温。