伽利略温度计的伽利略发明的温度计5
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发布时间：2023-10-12 14:14
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时间：2024-12-14 02:30
温度计的发明者意大利科学家伽利略于1564年2月15日出生在意大利的比萨城。他从小就表现出强烈的求知*。大自然中的一草一木，天空中的星星、太阳，都能引起他极大的好奇。他在17岁那年，按照父亲的意愿，考上了比萨大学医科专业。
伽利略在学习医学的过程中，认识到人的生病与体温变化有很大的关系，也就是说，通过了解人的体温有助于确定其身体状态。可在当时，医生只能用手触摸病人，凭感觉来推测人体的大致温度。这种方法显然容易产生误差，并不精确。
伽利略想：能不能发明一种可以精确地测出病人体温的仪器呢?
于是，伽利略开始构思这种新仪器的使用原理。他想了许多办法，可一个个都被他自己否认了。 一天，他在沉思之中，看到一位小孩正在玩一种玩具。这种玩具据说是古希腊人发明的。它的结构很简单：在U形的玻璃管里装一半水，将弯管的一端用铅球密封，另一端用玻璃球密封，使管中的空气跑不出来。玩的时候，在铅球下加热，U形管中的水就会向回退缩；移开铅球下的火源，铅球冷却，水就会升到原来的位置。伽利略观察着，产生了一个新的想法：“为什么不根据热胀冷缩的现象来制作呢?”
于是，伽利略便对热胀冷缩现象进行进一步的研究，并在此基础上设计了许多方案。然而，科学发明不可能一蹴而就，他的方案又一次次的失败了。
寒来暑往，10余年的时间过去了。1593年，伽利略发明了第一支空气温度计。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。它的一端制成空心圆球形；另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距离地标上刻度。这样，当外界温度升高时，玻璃球内气体膨胀，使玻璃管中水位降低；反之，温度较低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就会上升。
空气温度计的发明，推进了体温计的问世。
伽利略的一位朋友、帕多瓦大学医学教授桑克托留斯，一直在关注着伽利略研制温度计的进展。当他看到世界上第一支空气温度计后，按照自己的设想和诊病需要，对气体温度计进行了改进，在1600年制成了世界上第一支体温计。 第一支空气温度计虽能测定温度，但人们发现它的测定结果并不精确，因为气体温度计下端是与大气相通的，玻璃管中的水位高度不仅受到空心球中空气温度的影响，而且还受到大气压强的影响。也就是说，即使温度不变，玻璃管内的水的高度也会有所差异。
此时，伽利略手头的其他研究工作十分繁忙，他没有精力对空气温度计进行改进。他的学生斐迪南在老师的指导下，决定用液体代替空气温度计中的空气。
1654年，斐迪南经过对各种液体的试验之后，研制出了世界上第一支酒精温度计。它是往玻璃球里注适量酒精，再加热玻璃球，用酒精蒸气赶跑玻璃管中的空气，然后迅速把玻璃管口封死。这样，它就可以避免大气压强的影响。
可是，经过一段时间的使用，人们发现，酒精温度计也存在不足之处，即当用它测开水的温度时，温度计内一片模糊。原来，水的沸点是100℃，酒精的沸点是78℃，因此将酒精温度计置于开水之中时，酒精早已变成气体了。显然，只有用高沸点的液体代替酒精，才能解决这一问题。1659年，法国天文学家布里奥，利用水银沸点较高的特性，首度制成水银温度计。这种温度计可测得357℃的高温，也可测得-39℃的低温。
后来荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质，制造了更精确的温度计。他观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合时的温度；经过反复实验与核准，最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉，把纯水凝固时的温度定为32℉，把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉，用℉代表华氏温度，这就是华氏温度计。
在华氏温度计出现的同时，法国人列缪尔(1683～1757)也设计制造了一种温度计。他认为水银的膨胀系数太小，不宜做测温物质。他专心研究用酒精作为测温物质的优点。他反复实践发现，含有1/5水的酒精，在水的结冰温度和沸腾温度之间，其体积的膨胀是从1000个体积单位增大到1080个体积单位。因此他把冰点和沸点之间分成80份，定为自己温度计的温度分度，这就是列氏温度计。
1632年，法国物理学家雷伊（J．Ray）第一个改进了伽利略的温度计。他将伽利略的装置倒转过来，将水注入玻璃泡内，而将空气留在玻璃管中，仍然用玻璃管内水柱的高低来表示温度的高低。由于这项改进使水成了测温物质，实际上这成了第一只液体温度计。它的缺点在于，向上的管口没有封闭，由于水会不断蒸发，会影响到测量的准确性。科学家就在玻璃泡和玻璃管的相对大小上进行研究，以减少这种蒸发，使液体能在一年的过程中在整个玻璃管的长度内升降。尽管从今天的角度看来这种努力的方向不大对头，但从温度计发展完善的全过程来看，这种努力是有价值的，也是必然会出现的。没有当初在各个方面想方设法的改进，就不会有今天的完善。
1657年，佛罗伦萨西曼托（Cimento）科学院的成员们提出了密封管子的思想，并建议用酒精取代水作为测温物质，从而使最早的温度计进入了较为实用的阶段。
到了18世纪，法国的勒奥默有鉴于水银的膨胀系数小，曾强烈反对使用水银作测温物质。他致力于制造一个既方便又能达到精度要求的酒精温度计。但由于他的温度计结果不好，并且不同的温度计也不一致，日内瓦的德吕斯（1727—1817）又恢复使用水银，并以一个物理学家的身份热情地呼喊：“自然界给我们这个矿物肯定是为了做温度计”。
1747年，荷兰的穆欣布洛克还发明一种特殊温度计，它是利用金属细杆的膨胀和收缩原理制成的。35年后韦奇伍德发明的高温计利用的正是这一原理。
1815年，杜隆和珀替还比较了水银温度计和空气温度计。他曾假定各个水银温度计彼此都是一致的，但勒尼奥证明，事情并非如此。勒尼奥还证明，在0℃和100℃之间，空气温度计和普通软玻璃水银温度计非常接近，但空气温度计的中间刻度落后于水银温度计约0．2℃左右。在250℃时，水银温度计的读数比空气温度计高半度以上；在300℃时两种温度计的差别已达1℃；350℃时差别达30℃。奥尔舍夫斯基还比较了氢温度计和水银温度计，发现在低温情况下，氢温度计还是十分可靠的，当-220℃时，它们的误差不大于1℃。
随着科学技术的发展，人们对测温仪器的要求越来越高。到了19世纪末20世纪初，许多科学家运用各种物理原理，发明了多种形式的新型温度计，如电阻式温度计、辐射式高温计、光测高温计、氢温度计等。
