登陆注册
15688100000028

第28章 第一支温度计的诞生

有这么一个故事:小斯可特发高烧了。爸爸赶忙给他叫来了医生。一量体温,医生说:“120度”,并留下了几剂退烧药就走了。爸爸让小斯可特去睡一会儿,可斯可特说不累。到了晚上,他还不去睡,脸色煞白,并呆呆地盯着床腿。爸爸问他怎么啦?小男孩说他在等待。“等什么?”“等死。”“死?”爸爸笑了:“怎么会呢,吃过药就好了,刚才医生说过不要紧的。”小男孩说他的体温超过了100度,怎么活呀?爸爸连忙给他解释,就像“里”和“公里”一样,温度计上的温度也有不同的标准。这样,小斯可特才放心地去睡了。

实际上,在我们日常生活中,就像小斯可特一样,好多人并不真正知道华氏温度和摄氏温度的区别的。那么,它们有什么区别?能“知冷知热”的温度计是怎样被发明的?这得从头说起。

2000年前的古代,希腊人古蒂希比奥斯的弟子费伦就已经制作出和温度计原理差不多的玩具了。费伦把装着水的玻璃球和铅球接在∩型玻璃管的两端,并使玻璃管不漏空气。然后使铅球冷却,由于玻璃管内的空气收缩,水就沿着玻璃管由玻璃球向铅球方向移动。反之,给铅球加温,水又沿着玻璃管由铅球向玻璃方向移动。使用这种装置,虽能测量温度,但当时,费伦只是把它当玩具制作的。

玩具归玩具,毕竟不是现代意义的温度计。“温度计”这个术语,在西方文献中最早见于丁·勒雷雄1624年出版的《数学娱乐》一书中。

到16世纪末,德国人舒本特公开了他设计的温度计装置。他的设计是这样的:首先在连接长管子的玻璃瓶里放少许水,然后倒置,把长管的开口端放进盛水的容器中。到冬天,容器中的水在水管中升高,夏天则下降。

不过,国际科学界普遍把第一支温度计的功劳归于意大利的科学先导伽利略。他利用气体热胀冷缩原理制作了一支气体温度计。它是一支下端开口,上端呈封闭玻璃泡状的玻璃管,玻璃泡里面有空气。当温度上升或下降时,以此来指示温度。

空气温度计是很粗陋的仪器。发现气体定律的英国物理学家波义耳清楚地指出了这种温度计的根本缺陷:“这些仪器要受大气重量变化以及热和冷的影响,因此可能很容易在许多情形下常常告诉我们错误的结果,除非在这些情形里,我仍用别的仪器观察大气当时的重量”。

但是空气温度计的出现终归是人类认识和测定自然温度的重要开端。这种温度计在整个17世纪上半叶一直被广泛用于各种科学实验,并在实际应用中得到了改善。

最早对空气温度计进行改革是法国医生雷伊。他在1632年1月1日给法国物理学家默森的一封信中提出了制造液体温度计的设想。其方法很简单,就是把伽利略的温度计倒过来装,在玻璃泡内充水,管子里充空气,用水的膨胀来指示温度。虽然雷伊制作的液体温度计由于没有把管子的末端封闭,水的蒸发使他的仪器变得十分不可靠,但他的实验却开辟了制造更为精确温度计的新思路和新途径。

对完善液体温度计做出重大贡献的是西班牙托斯卡纳的大公裴迪南二世。他是佛罗伦萨西芒托学院的创建人之一。1654年,他设计制造了一种不受大气压影响的温度计。它是在一个玻璃泡上连接一段直管,球泡里装入有色的酒精以取代水作为测温液体,并将玻璃管密封起来,利用液体本身的胀缩来标示温度的高低。当时佛罗伦萨学院的教学人员一律使用这种温度计,所以又被称为“佛罗伦萨温度计”。

当时使用的温度计有两种不同的分度数:分50到300不等。各种温度计在玻璃泡大小、管子直径和酒精数量三者关系上保持一致,但这些温度计没有定点。佛罗伦萨学院曾把托斯卡纳仲冬时分的温度和仲夏时分的温度定为最低点和最高点,这两点的温度分别相当于100分度温度计上的第16度和第80度。

液体温度计的产生大大提高了温度测定的准确性,并成为后来使用的各种测温仪器的主要形式。同时,液体温度计的广泛使用直接推动了统一温标的诞生。

在统一温标方面,不能不提到有名的“三氏温度计”,即华氏、列氏和摄氏温度计。

首先来看一下华氏温度计。17世纪末,德国玻璃工人华伦海特制造出了一种温度计。他把水、冰和盐混合后的最低温度定为零度,把冰溶解的温度定为32度,而人的体温是它的三倍定为90度。按照他的刻度,酒精的沸点为176度,水的沸点为212度。使水逐渐冷却,虽然已到摄氏零度却并不结冰,这种现象叫“过冷却”。华伦海特对此进行了种种研究,仍弄不清原因。因此他为确定温度计的刻度而大伤脑筋。据说没有选择水结冰的温度,或冰溶解的温度作为零度,是因为发现了水的过冷现象。但是,他却找出了另外一些可作为基准点的温度。

他所刻的温度计一侧标有F刻度,在美国几乎全使用这种华氏温度。

再来看一下列氏温度计。1730年,法国的列奥缪尔设计一种以水结冰的温度为零度,以水沸腾的温度为80度的刻度。他在温度计中使用了酒精,并以酒精在水结冰时的体积为1000,在水沸腾时的体积为1080。列奥缪尔设计的酒精温度计,现在几乎不再作用。

继华氏、列氏温度计之后,到1741年,瑞典的摄尔修斯制成了新的温度计。他的不是酒精温度计,而是水银温度计。他把水银温度计放入行将溶化的雪中,在水银柱指示的位置上标上刻度,接着把温度计水银球部分放入沸水中,在水银柱上升的最高位置上标上刻度。前者定为0度,后者定为100度,并在这两个刻度之间作100等分,这就是摄氏温度计。

在制造工艺上,制作温度计的最大难点是向纤细的玻璃管里灌注水银,首先要把少许水银灌进去,反复冷却、加温,除了一点一滴的灌注方法外,别无它法。其次,纤细的玻璃管通道,如果过粗、过细,或弯曲,都会造成刻度的不准确。因此,玻璃管的制造问题使温度计的制造者们煞费苦心。到20世纪,随着玻璃工业的发展,终于能够大量生产准确而且品质相同的温度计了。

在全世界,各个领域每天都在进行千万次的测量。温度计量是计量学的一个重要分支,它在国民经济领导域占有一定的地位。人们的日常生活、工农业生产和科学实验等许多方面都与温度测量有着十分密切的关系。比如,在金属冶炼过程中,如果温度计失准,会使钢筋发脆、上万件枕轨断裂报废。在农业生产中,谷物浸种、薄膜育秧、种子防腐处理以及粮食保管等方面,都需要测量温度。在科研方面,超高温、超低温的应用,超导电子学的兴起,宇宙开发所用的液氢的细微温度变化,都与复杂的测温工作有着千丝万缕的联系。因此,可以这么说,温度计家庭中“知冷知热”的各位“人类保姆”们,正在用自己敏感的身躯精心地“以身作则”,向人类报告着这个世界“冷和热”的信息。

同类推荐
热门推荐
  • 天命有归

    天命有归

    李天星,一个修真界的异类,他没有经过艰辛的修炼就有了人神嫉妒的修为.为了给自己报仇,他成了人间的黑道皇帝。为了天星门的门人,他用强硬的手段统治了仙、佛、魔、鬼、冥、妖六界。为了给师傅报仇,他挑起了诸神之战。
  • 你是我看不见的极光

    你是我看不见的极光

    曾经我以为你是我的全部,可惜,我们终究还是到不了彼此的内心......
  • 恶魔总裁的甜心小女佣

    恶魔总裁的甜心小女佣

    天然呆小兔成了三个恶魔总裁的小女佣,从此开始悲催同居生活。一只恶魔一种脾性,可怜的小兔子,被折腾的晕头转向还不算完,就连恶魔的同伴,也都盯上了她。哎,她可不可以不要这么多的选择啊?众恶魔怒:想溜,不行!
  • 江湖事件簿

    江湖事件簿

    由本书改编的漫画《江湖事件簿》在《漫动作》杂志上连载,曾创下多期连续登上排行榜前三名的好成绩。16岁的少女言飞雨,从小和她的美人师傅学习武术。喜欢一切奢华品,除了乱花钱什么也不会的师父为了赚钱常常会去接一些奇奇怪怪的案子,但眼高手低的言师父从来不愿亲自出马,总是指挥可怜的言飞雨去披星戴月地解决各种委托。性格像个男孩,活泼开朗,喜欢美少年,总是有着古怪念头的言飞雨和她的一票死党――智慧美女绿烟,精灵少女小刀一起经历了一个又一个奇妙而精彩的历险。
  • 美女老婆是警花

    美女老婆是警花

    他是国之利刃,他是恶魔之子。一次普通的军事演习,他一不小心偷了她的胸衣,没想到这一偷却给自己偷来一个如花似玉的老婆。她,走马上任,成为警局的漂亮警花。他无奈受命,成为美女警花的贴身保镖。他纵横都市,从无敌手,成为她的超级保镖。他呵护体贴,至善至美,成为她的超级老公。
  • 捉鬼师之前世契约

    捉鬼师之前世契约

    他莫名其妙的闯入她的生活,打破了平静,她想起了自己的身份:捉妖师,一系列事情,发生了,本宝宝卖萌打滚求收藏
  • 编剧余迢迢奋斗史

    编剧余迢迢奋斗史

    一名小白编剧努力奋斗从而走上人生巅峰,迎娶高富帅的故事…
  • 数据破坏者

    数据破坏者

    人称智障,李茂涛机缘巧合下得到了一副改变命运的眼镜,从此泡妞、泡妞、泡妞……可就是泡不到啊泡不到~一切看似智障……可谁又知,隐藏在这之下的惊天阴谋……
  • 接近女上司

    接近女上司

    昔日的优秀特工魏浩回到中海,没想到刚下飞机就被一个美女老板看中,不仅让魏浩做她的贴身保镖,更是在某一晚,火辣大胆地走进了魏浩的卧室。
  • 王爷莫嚣张

    王爷莫嚣张

    同是肖府千金,她却是:爹不疼,娘不爱,姐不待见。同为女人,她却是:心上人,两分离,偏偏娶了他人妻,陌路人,强让她,相交朝夕。遇上他,不知该喜该悲,不知是福是祸,不知是缘是孽,曾经那不能呼吸的痛,肝肠寸断的苦,会因为这个嚣张的男人有所改变吗?