小儀器有大學(xué)問 溫度計發(fā)展史探究

溫度計是測溫儀器的總稱。根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍的不同，有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射溫度計和光測溫度計等。 　　最早的溫度計是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略(1564～1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會上下移動，根據(jù)移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計，受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測量誤差大。 　　伽利略發(fā)明的第一個溫度計 　　后來伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在1659年制造的溫度計，他把玻璃泡的體積縮小，并把測溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計已具備了現(xiàn)在溫度計的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度；經(jīng)過反復(fù)實驗與核準(zhǔn)，最后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉，把純水凝固時的溫度定為32℉，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計。 　　在華氏溫度計出現(xiàn)的同時，法國人列繆爾(1683～1757)也設(shè)計制造了一種溫度計。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測溫物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。他反復(fù)實踐發(fā)現(xiàn)，含有1/5水的酒精，在水的結(jié)冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從1000個體積單位增大到1080個體積單位。因此他把冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間分成80份，定為自己溫度計的溫度分度，這就是列氏溫度計。? 　　華氏溫度計制成后又經(jīng)過30多年，瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點(diǎn)定為零度，把水的冰點(diǎn)定為100度。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點(diǎn)的數(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為 　　℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉-32)。 　　現(xiàn)在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。 　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器。下面介紹幾種。 　　氣體溫度計多用氫氣或氦氣作測溫物質(zhì)，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于絕對零度，故它的測溫范圍很廣。這種溫度計精確度很高，多用于精密測量。 　　電阻溫度計分為金屬電阻溫度計和半導(dǎo)體電阻溫度計，都是根據(jù)電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導(dǎo)體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠，已廣泛應(yīng)用。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。 　　溫差電偶溫度計是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的測溫儀器。利用溫差電現(xiàn)象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測溫度處，工作端與自由端溫度不同時，就會出現(xiàn)電動勢，因而有電流通過回路。通過電學(xué)量的測量，利用已知處的溫度，就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達(dá)3000℃的高溫，有的能測接近絕對零度的低溫。 　　高溫溫度計是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計，有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構(gòu)造都比較復(fù)雜，這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上，不適用于測量低溫。