漫游溫度世界

溫度，一個(gè)人們似乎已經(jīng)十分熟悉的“伙伴”

溫度，我們用它來表示物體的冷與熱，醫(yī)生通過它診斷患者是否發(fā)燒。人們根據(jù)氣溫的高低增減所穿的衣物，工程師還發(fā)明了冰箱、空調(diào)等來改變環(huán)境的溫度，以提高人們的生活質(zhì)量，它無處不在，與人們的衣食住行息息相關(guān)，生活中理想的溫度是：居室溫度保持在20－25℃，穿衣保持最佳舒適感時(shí)的溫度為33℃，飯菜的溫度為46－58℃，飲水時(shí)的溫度為44－59℃，泡茶、咖啡和牛奶的溫度為70－80℃，洗澡水的溫度為34－39℃。

溫度，一段至今仍在不斷破解的“自然密碼”

曾經(jīng)，為了能用客觀的標(biāo)準(zhǔn)來表述溫度，進(jìn)而做到用數(shù)字來定量表示冷熱程度，包括牛頓在內(nèi)的許多科學(xué)家耗費(fèi)了一百多年的時(shí)間(從17世紀(jì)后期到19世紀(jì)中期)，其中較有影響的有：

1714年，德國(guó)物理學(xué)家華倫海特做了一支帶有刻度的水銀溫度計(jì)，他選擇了三個(gè)固定點(diǎn)：冰、水和氯化銨混合物的溫度，定為0度；冰、水混合物的溫度，定為32度；人體的溫度，定為96度，這就是今天西方國(guó)家常用的華氏溫標(biāo)(以F表示)，在華氏溫標(biāo)中，水的沸點(diǎn)是212度(表示為212F)。

1732年瑞典科學(xué)家攝爾修斯提出百分溫標(biāo)，他設(shè)兩個(gè)固定點(diǎn)：水的沸點(diǎn)定為0度，冰、水混合物的溫度定為100度，兩者之間分為100個(gè)溫點(diǎn)，這就是現(xiàn)在普遍采用的百分溫標(biāo)(即攝氏溫標(biāo)，以℃表示)，但現(xiàn)代溫度計(jì)將原來設(shè)計(jì)的溫標(biāo)顛倒了過來，取水的冰點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，這一顛倒，使溫標(biāo)顯示與人們的習(xí)慣認(rèn)識(shí)(示數(shù)越大，溫度越高)相符合，更方便使用，這是1743年由法國(guó)里昂的克里斯廷首先提出的。

1848年英國(guó)物理學(xué)家威廉·湯姆遜(后因諸多科學(xué)成就而被封為開爾文勛爵，故又名開爾文)提出絕對(duì)熱力學(xué)溫標(biāo)，為紀(jì)念湯姆遜對(duì)此的貢獻(xiàn)，后人以其封號(hào)“開爾文”作為溫標(biāo)單位，記作K.1954年國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定把水的三相點(diǎn)(水、冰和水蒸氣平衡共存狀態(tài))的熱力學(xué)溫度規(guī)定為273.16K，而溫標(biāo)的零點(diǎn)在水的三相點(diǎn)以下273.16K處，即OK，這樣一來，熱力學(xué)溫標(biāo)就確定了。

在溫標(biāo)建立的同時(shí)，科學(xué)家也在不斷發(fā)明、改進(jìn)著測(cè)量溫度的工具——溫度計(jì)。

最早的溫度計(jì)是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略發(fā)明的，它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，管內(nèi)空氣發(fā)生熱脹冷縮，玻璃管中的水面就會(huì)上下移動(dòng)，根據(jù)水面移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低，但是這種溫度計(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。

體溫計(jì)是19世紀(jì)60年代初由英國(guó)醫(yī)生阿爾伯特發(fā)明的，它的測(cè)溫范圍較小(35－42℃)但精度要求較高，所以體溫計(jì)的玻璃泡容積做得較大(能容納更多的測(cè)溫液體)而毛細(xì)管卻更細(xì)(這樣溫度改變時(shí)液柱長(zhǎng)度變化的幅度將更大)，為了適應(yīng)較細(xì)的管徑，就得選用與玻璃不浸潤(rùn)(即與玻璃不沾連)的水銀做測(cè)溫物質(zhì)，此外還設(shè)計(jì)了特別狹窄的縮口。使體溫計(jì)離開被測(cè)人體后水銀在此處中斷而水銀柱并不下降，從而可以從容地讀出體溫。

到了19世紀(jì)末20世紀(jì)初，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為新型溫度計(jì)的誕生創(chuàng)造了條件，在這一時(shí)期，誕生了溫差電偶溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、輻射熱計(jì)、光測(cè)高溫計(jì)以及氫溫度計(jì)等。

當(dāng)前?？茖W(xué)家們正在努力向溫度的兩極(極高溫和極低溫)進(jìn)發(fā)，至今為止人類創(chuàng)造的最高溫度為5.1億℃，約比太陽中心熱30倍，那是1994年5月27日，由美國(guó)新澤西州普林斯頓等離子物理實(shí)驗(yàn)室中的托卡馬克核聚變反應(yīng)堆利用氘和氚的等離子體創(chuàng)造的，多數(shù)科學(xué)家相信，宇宙的最高溫度出現(xiàn)在宇宙大爆炸的初點(diǎn)，具體數(shù)值現(xiàn)今仍無定論。

為了獲得盡可能低的溫度，許多科學(xué)家付出了畢生的精力，當(dāng)溫度降低到－190℃時(shí)，各種物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)奇妙的變化，空氣在－190℃時(shí)會(huì)變成淺藍(lán)色的液體，如果把雞蛋放進(jìn)去，會(huì)產(chǎn)生淺藍(lán)色的熒光，摔在地上會(huì)像皮球一樣彈起來；把鮮艷的花朵放進(jìn)去，就會(huì)變得象玻璃一樣亮閃閃的，輕輕一敲會(huì)發(fā)出“叮當(dāng)”的響聲，重敲竟會(huì)破碎，如果把一條金魚迅速放進(jìn)去，金魚就會(huì)變得硬邦邦的、晶瑩透明，仿佛水晶玻璃制成的“工藝品”一樣，然而，再將這條“玻璃金魚”放回魚缸，奇怪的現(xiàn)象出現(xiàn)了，金魚竟然擺動(dòng)著尾巴又游起來了，復(fù)活了!

自上世紀(jì)70年代人們首先實(shí)現(xiàn)氧氣液化后，科學(xué)家花了近30年的時(shí)間將各種氣體液化，氦氣的液化溫度最低，為4.2K，如果再降低氦液面上的蒸氣氣壓，還可以得到1K的溫度，從1K再向零度前進(jìn)就要改用絕熱去磁法了，目前，人們甚至已得到了距絕對(duì)零度只差三千萬分之一的低溫，那么人類是否很快就能達(dá)到絕對(duì)零度呢?

不能!而且永遠(yuǎn)不能1 1912年德國(guó)物理學(xué)家能斯脫提出，不可能通過有限手段使一個(gè)物體冷卻到絕對(duì)零度，這個(gè)結(jié)論又稱為“絕對(duì)零度不能達(dá)到原理”，由于這項(xiàng)工作，能斯脫獲得了1920年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，絕對(duì)零度即是宇宙溫度的下限!

溫度，一位決定生存還是毀滅的“終極裁判”

人體溫度過高或過低都不利于人類的生存，當(dāng)體溫超過41℃時(shí)，人體的肝、腎、腦等器官將發(fā)生功能性障礙，連續(xù)42℃的高燒，足以使成年人死去；而當(dāng)體溫下降到35℃時(shí)，人的死亡率約為30％；低于25℃度時(shí)，生還的希望非常渺茫。

地球有著常年平均17℃的溫度，給萬物生長(zhǎng)提供了最好的生長(zhǎng)條件，這才有了美麗的山川、河流，才有了生命的誕生與延續(xù)，而太陽系其他行星由于沒有適宜的溫度，像離太陽較近的水星、金星，表面溫度高達(dá)400多度，離太陽較遠(yuǎn)的木星、土星等，因溫度在零下100多度，就沒有生命的跡象。

近年，隨著溫室效應(yīng)的加劇，全球變暖導(dǎo)致的諸多危害日益顯現(xiàn)，專家指出，如果不能有效控制溫室氣體排放量，即使按保守估計(jì)，今后50年里，全球平均氣溫也將比1750年至1850年的平均氣溫高2至3攝氏度，如果溫室氣體排放量繼續(xù)增加，那么溫度增幅會(huì)更大，氣溫增高導(dǎo)致冰川融化加劇，增加了洪水泛濫和淡水資源缺乏的風(fēng)險(xiǎn)，即使整個(gè)世界立即采取行動(dòng)遏制了污染，而大氣中已經(jīng)存在的二氧化碳也會(huì)慢慢發(fā)揮作用，導(dǎo)致全球在未來30年內(nèi)繼續(xù)變暖，而海平面在未來100年內(nèi)還會(huì)繼續(xù)上升，因此有效地控制二氧化碳含量的增加，控制人口增長(zhǎng)，科學(xué)使用燃料，加強(qiáng)植樹造林，綠化大地，防止溫室效應(yīng)給全球帶來的巨大災(zāi)難，已經(jīng)刻不容緩。