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溫度原理是什麼

生活 更新时间:2024-09-14 22:42:28

知冷知熱,冰寒火暖,溫度是一個無法被人們忽略的客觀存在。全世界人類都有一套相同的溫度感受系統,這使我們對冷熱的感受是基本相同的。

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在物理學中,溫度是表示物體冷熱程度的物理量,于是在描述一個物體是冷是熱時,我們要用溫度的高低來描述,如果兩個物體溫度相同,這就說明它們的冷熱程度是相同的,比如對于0℃的水和0℃的冰它們的冷熱程度就是相同的,你可能會說明明是冰摸起來會更冷一些呀,但這隻是因為冰更吸熱,讓我們感覺更冷了。

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就像在質量物理學中,五千克的鐵比,五千克的棉花重,是很荒唐的說法一樣。類似0℃的冰比0℃的水更冷些的說法也是絕對錯誤的。記住,隻要溫度相同,冷熱程度就相同。這個例子就告訴我們。感官是不靠譜的。經常會讓我們得出錯誤的結論。那麼我們該如何判斷溫度的高低呢?在兩千多年前的中國,煉丹師在煉丹的時候發現,随着溫度的升高。煉丹爐中火焰的顔色會經曆紅橙黃白青的變化。隻有待到爐火純青,溫度最高時,金丹方可練成。

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不過這種方法隻能粗略地判斷火焰大緻的溫度範圍。既不适用于日常生活,也很不準确,無法進行科學研究。所以直到溫度計被發明出來,溫度測量的問題才被真正解決。那麼溫度計是怎樣誕生的呢?早在十六世紀,科學家們就想到了可以利用物體的熱脹冷縮效應,讓體積來對應溫度,這其實就是溫度計最初的設計思路。而氣體的體積受溫度的影響最大。

  最早的溫度計是在1593年由意大利科學家伽利略(1564~1642)發明的。他的第一支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,然後把玻璃管插入水中。随着溫度的變化,玻璃管中的水面就會上下移動,根據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,受外界大氣壓強等環境因素的影響較大,所以測量誤差大。

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  後來伽利略的學生和其他科學家,在這個基礎上反複改進,如把玻璃管倒過來,把液體放在管内,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,并把測溫物質改為水銀,這樣的溫度計已具備了現在溫度計的雛形。以後荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精,在1714年又利用水銀作為測量物質,制造了更精确的溫度計。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;經過反複實驗與核準,最後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℉,把标準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。

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  在華氏溫度計出現的同時,法國人列缪爾(1683~1757)也設計制造了一種溫度計。他認為水銀的膨脹系數太小,不宜做測溫物質。他專心研究用酒精作為測溫物質的優點。他反複實踐發現,含有1/5水的酒精,在水的結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。因此他把冰點和沸點之間分成80份,定為自己溫度計的溫度分度,這就是列氏溫度計。

  華氏溫度計制成後又經過30多年,瑞典人攝爾修斯于1742年改進了華倫海特溫度計的刻度,他把水的沸點定為零度,把水的冰點定為100度。後來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數值又倒過來,就成了現在的百分溫度,即攝氏溫度,用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關系為

  ℉=9/5℃ 32,或℃=5/9(℉-32)。

  現在英、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業生産中,以及我國、法國等大多數國家則多用攝氏溫度。

  随着科學技術的發展和現代工業技術的需要,測溫技術也不斷地改進和提高。由于測溫範圍越來越廣,根據不同的要求,又制造出不同需要的測溫儀器。

比如,融測電子的溫濕度計,食品溫度計,工業級溫濕度計,紅外激光測溫槍等等一系列檢測環境溫濕度,空氣質量儀器儀表設備。

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