伽利略溫度計(jì)

人類早就對(duì)大自然中的溫度不同有所感受了：夏季的酷熱，冬季的寒冷；火的燙手，冰的刺骨……不過(guò)，那時(shí)人們對(duì)溫度高低的辨別并沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
　　隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越需要一把測(cè)量溫度的“尺子”。我國(guó)人民在這方面也積累了許多有益的經(jīng)驗(yàn)。據(jù)計(jì)載，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)人民就知道將水存放在瓶?jī)?nèi)，通過(guò)觀察水是否結(jié)冰來(lái)推測(cè)氣溫下降的程度；漢代初期，有了以冰測(cè)溫的辦法，即通過(guò)觀察冰的狀態(tài)，了解氣溫。不過(guò)，發(fā)明溫度計(jì)的，是意大利科學(xué)家伽利略。
　　伽利略于1564年2月15日出生在意大利的比薩城。他從小就表現(xiàn)出強(qiáng)烈的求知欲望。大自然中的一草一木，天空中的星星、太陽(yáng)，都能引起他極大的好奇。他在17歲那年，按照父親的意愿，考上了比薩大學(xué)醫(yī)科專業(yè)。
　　伽利略在學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)的過(guò)程中，認(rèn)識(shí)到人的生病與體溫變化有很大的關(guān)系，也就是說(shuō)，通過(guò)了解人的體溫有助于確定其身體狀態(tài)。可在當(dāng)時(shí)，醫(yī)生只能用手觸摸病人，憑感覺(jué)來(lái)推測(cè)人體的大致溫度。這種方法顯然容易產(chǎn)生誤差，并不。
　　伽利略想：能不能發(fā)明一種可以地測(cè)出病人體溫的儀器呢?
　　于是，伽利略開(kāi)始構(gòu)思這種新儀器的使用原理。他想了許多辦法，可一個(gè)個(gè)都被他自己否認(rèn)了。
　　一天，他在沉思之中，看到一位小孩正在玩一種玩具。這種玩具據(jù)說(shuō)是古希臘人發(fā)明的。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單：在U形的玻璃管里裝一半水，將彎管的一端用鉛球密封，另一端用玻璃球密封，使管中的空氣跑不出來(lái)。玩的時(shí)候，在鉛球下加熱，U形管中的水就會(huì)向回退縮；移開(kāi)鉛球下的火源，鉛球冷卻，水就會(huì)升到原來(lái)的位置。
　　伽利略觀察著，產(chǎn)生了一個(gè)新的想法：“為什么不根據(jù)熱脹冷縮的現(xiàn)象來(lái)制作呢?”
　　于是，伽利略便對(duì)熱脹冷縮現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了許多方案。然而，科學(xué)發(fā)明不可能一賦而就，他的方案又一次次的失敗了。
　　寒來(lái)暑往，10余年的時(shí)間過(guò)去了。1593年，伽利略發(fā)明了*支空氣溫度計(jì)。這種氣體溫度計(jì)是用一根細(xì)長(zhǎng)的玻璃管制成的。它的一端制成空心圓球形；另一端開(kāi)口，事先在管內(nèi)裝進(jìn)一些帶顏色的水，并將這一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距離地標(biāo)上刻度。這樣，當(dāng)外界溫度升高時(shí)，玻璃球內(nèi)氣體膨脹，使玻璃管中水位降低；反之，溫度較低時(shí)，玻璃球內(nèi)氣體收縮，玻璃管中的水位就會(huì)上升。
　　空氣溫度計(jì)的發(fā)明，導(dǎo)致了體溫計(jì)的問(wèn)世。
　　伽利略的一位朋友、帕多瓦大學(xué)醫(yī)學(xué)教授桑克托留斯，一直在關(guān)注著伽利略研制溫度計(jì)的進(jìn)展。當(dāng)他看到世界上*支空氣溫度計(jì)后，按照自己的設(shè)想和診病需要，對(duì)氣體溫度計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，在1600年制成了世界上*支體溫計(jì)。
　　*支空氣溫度計(jì)雖能測(cè)定溫度，但人們發(fā)現(xiàn)它的測(cè)定結(jié)果并不，因?yàn)闅怏w溫度計(jì)下端是與大氣相通的，玻璃管中的水位高度不僅受到空心球中空氣溫度的影響，而且還受到大氣壓強(qiáng)的影響。也就是說(shuō)，即使溫度不變，玻璃管內(nèi)的水的高度也會(huì)有所差異。
　　此時(shí)，伽利略手頭的其他研究工作十分繁忙，他沒(méi)有精力對(duì)空氣溫度計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。他的學(xué)生斐迪南在老師的指導(dǎo)下，決定用液體代替空氣溫度計(jì)中的空氣。
　　1654年，斐迪南經(jīng)過(guò)對(duì)各種液體的試驗(yàn)之后，研制出了世界上*支酒精溫度計(jì)。它是往玻璃球里注適量酒精，再加熱玻璃球，用酒精蒸氣趕跑玻璃管中的空氣，然后迅速把玻璃管口封死。這樣，它就可以避免大氣壓強(qiáng)的影響。
　　可是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，人們發(fā)現(xiàn)，酒精溫度計(jì)也存在不足之處，即當(dāng)用它測(cè)開(kāi)水的溫度時(shí)，溫度計(jì)內(nèi)一片模糊。原來(lái)，水的沸點(diǎn)是100℃，酒精的沸點(diǎn)是78℃，因此將酒精溫度計(jì)置于開(kāi)水之中時(shí)，酒精早已變成氣體了。顯然，只有用高沸點(diǎn)的液體代替酒精，才能解決這一問(wèn)題。1659年，法國(guó)天文學(xué)家布里奧，利用水銀沸點(diǎn)較高的特性，制成水銀溫度計(jì)。這種溫度計(jì)可測(cè)得357℃的高溫，也可測(cè)得-39℃的低溫。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)測(cè)溫儀器的要求越來(lái)越高。到了19世紀(jì)末20世紀(jì)初，許多科學(xué)家運(yùn)用各種物理原理，發(fā)明了多種形式的新型溫度計(jì)，如電阻式溫度計(jì)、輻射式高溫計(jì)、光測(cè)高溫計(jì)、氫溫度計(jì)等。
　　這種溫度計(jì)的缺點(diǎn)是管中液柱的升降變化還要受到大氣壓變化的影響，因此誤差比較大
　　zui早的溫度計(jì)是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略（1564～1642）發(fā)明的。他的*只溫度計(jì)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(shí)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(huì)上下移動(dòng)，根據(jù)移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計(jì)，受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測(cè)量誤差大。
　　后來(lái)伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個(gè)基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過(guò)來(lái)，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國(guó)人布利奧在1659年制造的溫度計(jì)，他把玻璃泡的體積縮小，并把測(cè)溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計(jì)已具備了現(xiàn)在溫度計(jì)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(cè)量物質(zhì)，制造了更的溫度計(jì)。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時(shí)的溫度、鹽水和冰混合時(shí)的溫度；經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)與核準(zhǔn)，zui后把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為0℉，把純水凝固時(shí)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(jì)。
　　在華氏溫度計(jì)出現(xiàn)的同時(shí)，法國(guó)人列繆爾（1683～1757）也設(shè)計(jì)制造了一種溫度計(jì)。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測(cè)溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測(cè)溫物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。他反復(fù)實(shí)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(gè)體積單位增大到1080個(gè)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(jì)的溫度分度，這就是列氏溫度計(jì)。

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