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熱脹冷縮的溫度計如何制作

圖文 更新时间:2025-02-12 01:53:42

天氣變化無常,很容易引發感冒發燒,體溫就會升高。很早以前,醫生隻能通過粗略的判斷來診斷病人是否發燒,因沒有準确的測量儀器,有時因為診斷不及時或不夠準确,會導緻治療不及時而使病人的病情加重,有的甚至導緻死亡。

其實,早在16世紀,意大利著名物理學家伽利略就制造了第一支測量人體體溫的溫度計。

熱脹冷縮的溫度計如何制作(熱脹冷縮激發靈感)1

家裡常用的溫度計(網絡圖)

當時伽利略在威尼斯一所大學裡教書。有些醫生找到他,懇求說:“先生,人生病時,體溫一般會升高,能不能想個辦法,準确地測出體溫,幫助診斷病情呢?”

一天,伽利略給學生上實驗課。他邊操作邊講解,學生都聽得入迷了。他問學生:“當水的溫度升高,特别是開的時候,為什麼會在罐内上升?”“因為水溫達到沸點時,體積增大,水就膨脹上升。水冷卻,體積縮小,又會降下來。”學生作出了正确的回答。

伽利略(網絡圖)

這個常識性的回答經學生一說,頓時使伽利略來了制造體溫計的靈感。伽利略興奮地想:水的溫度發生變化,體積也随着變化;那麼反過來,從水的體積變化,不是也能測出溫度的變化嗎?

1593年伽利略終于造出了第一個溫度計。這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斷溫度的變化和溫度的高低。但是這種溫度計會受外界大氣壓強等環境因素的影響,存在較大的誤差。

為了研制出更加精确的溫度計,伽利略的學生和同時代的科學家們都曾努力改良,其中法國人布利奧發明的溫度計有突破性的成就。他在一個全封閉的玻璃管裡裝上水銀,并把玻璃泡縮得很小,這樣溫度計就具備了現代溫度計的雛形。

熱脹冷縮的溫度計如何制作(熱脹冷縮激發靈感)2

玻璃水銀溫度計(網絡圖)

現代水銀溫度計是荷蘭人華倫海特于1709年發明的,他對水沸騰時的溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度都進行了觀察。經過反複核定,最後把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0度,把純水凝固時的溫度定為32度,把标準大氣壓下水沸騰的溫度定為212度,用度代表華氏溫度,這就是華氏溫度計。華氏溫度計誕生的同時,法國人列缪爾發明的溫度計也誕生了。他認為水銀的膨脹系數太小,不宜做測溫物質。他在反複實踐發現了酒精的特點,含有五分之一水的酒精,在水的結冰溫度和沸騰溫度之間,其體積的膨脹能夠從1000個體積單位增大到1080個體積單位。他根據這個膨脹原理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。

聽說到2020年中國水銀溫度計将停産,那我們抓緊時間來《探秘一支水銀溫度計》。

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華倫海特畫像(網絡圖)

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