溫度計在我們的生活和生產中應用非常廣泛,人們也是比較熟悉的。尤其是在嚴冬或是酷暑,人們總是要關心天氣預報,明天的氣溫是多少?有的家庭不僅是每天要關注廣播電臺或電視臺的天氣預報節目,而且還要觀察自己家裡的寒暑表,看看即時的、實際的氣溫。有的還有兩個或幾個寒暑表,不僅在客廳裡掛一個,房間裡掛一個,甚至在北窗外面也要掛一個。這樣,不僅能知道自己家裡的室內氣溫,更可以知道戶外的實際氣溫,就是空氣的溫度。

  一、溫度

  溫度是表示物體冷熱程度的物理量,從微觀本質上來說溫度標誌著物體內部大量分子無規則運動的劇烈程度。如果要進一步對溫度作一嚴格而科學的定義,還必須從微觀的角度作定量的分析,應該是這樣定義的:溫度是大量分子的平均平動動能的量度。

  二、溫度計的發明

  溫度是一個基本物理量,自然界的一切過程和生命活動都與溫度密切相關,溫度計的發明使人類獲得了一把打開自然密室之門的鑰匙。這件發明的意義還在於,借助與人無關的自然現象,把人類無法感知的物理量變成可以識別的信號,它標誌著科學儀器的誕生。

  溫度計的發明是在1593年,發明者是義大利科學家伽裡略。16161636年間,與伽裡略有學術交往的義大利科學家桑克托裡斯將溫度計的形狀做了改進,並首次在臨床用於測量病人體溫。

  但是,當時的溫度計使用的是氣體溫度計,測量精度不理想。1709年,德籍荷蘭物理學家華倫海特發明了酒精溫度計;1714年,又用水銀代替酒精,從而在溫度計的標記方面取得了關鍵性進展。同時,華倫海特制定了第一個標準溫標,即華氏溫標。華氏溫標的標定是以冰和食鹽的混合物所能達到的最低溫度為零點,從而得到水的冰點是32.F,沸點是212.F,兩者之差為180.F,這是第一個精確標定的溫度計計量標準。

  1742年,瑞典天文學家攝爾西烏斯發表了他所設計的另一種溫標,即攝氏溫標。攝氏溫標開始時將水的沸點定為0℃,冰點定為100℃,後來又將其顛倒過來,從而形成此後世界通用的百分溫標。

  由於18世紀溫度計在技術上的一系列發展和改進,19世紀時的臨床醫學家又開始探討其在人體上的應用。1852年,蘇格蘭醫生艾特肯製作並使用一種有10英寸長的溫度計;1865年,英國生理學家林格發表了對麻疹和肺結核病患進行體溫測量的報告;1871年,萊比錫醫學家文德利希將他長期對大量病人進行體溫測量的經驗進行了總結,寫成《關於疾病的體溫:醫用溫度測量法指南》。然而,真正使體溫計在臨床醫學中得到普遍採用的是英國醫學家奧爾伯特,他於1866年自製了一個6英寸長的體溫計,該體溫計5分鐘內可測得最大值。不久他又將長度縮短到了3英寸,這就是現代體溫計的原型。此後的100餘年體溫計基本沒有多大的變化。

  三、溫度測量儀錶的分類

  溫度測量儀錶按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。

接觸式溫度計 在測量時必須將溫度計接觸被測體系,待達平衡後,由測溫物質的物理參數來反映所測的溫度值。通常來說接觸式測溫儀錶測溫儀錶比較簡單、可靠,測量精度較高;但因測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交換,需要一定的時間才能達到熱平衡,所以存在測溫的延遲現象,同時受耐高溫材料的限制,不能應用于很高的溫度測量。

  非接觸式溫度計 在測量時與被測物質並不接觸,而是利用被測物質所反射的電磁輻射,根據其波長分佈或速度和溫度之間的函數關係進行溫度之間測量的,測溫元件不需與被測介質接觸,測溫範圍廣,不受測溫上限的限制,也不會破壞被測物體的溫度場,不干涉被測體系,無滯後現象,反應速度一般也比較快;但受到物體的發射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響,其測量誤差較大,精度不高。

  四、溫度計的種類

  1.液體溫度計 液體溫度計的工作原理是利用液體的熱脹冷縮的性質而製成的。液體溫度計裡的工作物質,常用的是水銀和酒精,所以就稱之為水銀溫度計、酒精溫度計。而學生實驗用的溫度計中,一般裝的是煤油。煤油的沸點高於150℃,凝固點低於-30℃。從中學物理實驗經常要測量的溫度範圍來看,煤油溫度計比酒精溫度計更合適。

  常用的液體溫度計中還有醫用的體溫計和家用的寒暑表。醫用體溫計測量的範圍是35℃42℃,可以精確到0.1℃;一般的家用寒暑表的測量範圍-25℃50℃

  2.氣體溫度計 氣體溫度計是利用氣體的某些性質(如體積或壓強)隨溫度改變的特點製成的,一般用氫氣或氮氣製成。這種溫度計準確度高,測量範圍廣,多用於精密測量。

  3.電阻溫度計 電阻溫度計是利用金屬或半導體的電阻隨溫度而改變的性質製成的。由於這種溫度計測量精確,往往用作測量溫度的標準儀器。

  4.熱電偶溫度計 熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。熱電偶測溫基本原理將兩種不同材料的導體或半導體AB焊接起來,構成一個閉合回路。

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