測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展與溫度計(jì)的發(fā)明

第一臺(tái)測(cè)量溫度的科學(xué)儀器是伽利略于1593年發(fā)明的,該測(cè)溫器由一個(gè)頸部極細(xì)的玻璃長(zhǎng)頸瓶、碗和水制成。長(zhǎng)頸瓶中裝有一半帶顏色的水,倒過來放在碗里,碗里也盛有帶同樣顏色的水。隨著溫度的變化,瓶中所包含的空氣便收縮或膨脹,頸中的水柱就會(huì)上升或下降。

1631年,法國(guó)化學(xué)家詹·雷伊(J. Rey)對(duì)伽利略測(cè)溫器進(jìn)行了改進(jìn),他將測(cè)溫器的長(zhǎng)頸瓶再倒過來(即正擺),用水的膨脹來表示冷熱程度。但管子未封口,因?yàn)樗恼舭l(fā)會(huì)產(chǎn)生誤差。在雷伊之后約25年,意大利佛羅倫薩的院士們用蠟封了管口,在玻璃泡里裝上酒精,并把刻度附在玻璃管上,這樣的結(jié)構(gòu)已接近后來的溫度計(jì)。1659年,巴黎天文學(xué)家博里奧(I. Boullian)制造了第一支用水銀作測(cè)溫質(zhì)的溫度計(jì)。

以后,溫度計(jì)的制作和改進(jìn)主要從兩方面進(jìn)行:第一,為了定出溫標(biāo),需要確定“定點(diǎn)”,為此人們對(duì)冰和其他物質(zhì)的熔解和凝固溫度進(jìn)行研究,并發(fā)現(xiàn)了在一定條件下,這些溫度是恒定不變的。第二,需找出合適的測(cè)溫質(zhì),這促進(jìn)了人們對(duì)物體熱膨脹的研究。

佛羅倫薩院士們選嚴(yán)寒時(shí)下雨或結(jié)冰的氣溫與?；蚵沟捏w溫為定點(diǎn),他們還發(fā)現(xiàn)冰的熔點(diǎn)是不變的。1688年,道倫斯(Dolence)提出用冰凍時(shí)的溫度和黃油熔解的溫度為定點(diǎn)溫度。

1702年,阿蒙頓(G. Amontons)改進(jìn)了伽利略測(cè)溫器,他將一個(gè)球連接到一個(gè)U型管上,管中裝有水銀,并保持球內(nèi)空氣的容積不變,用U型管兩臂水銀面的高度差來測(cè)量球內(nèi)空氣的溫度,用水的沸點(diǎn)和冰的熔點(diǎn)作為定點(diǎn)。

法國(guó)的勒奧默(R. A. E. Reaumur,1683—1757)長(zhǎng)期致力于酒精溫度計(jì)的研究。他發(fā)現(xiàn)酒精(和的水混合)的體積若在水的冰點(diǎn)時(shí)為1 000單位,則到達(dá)水的沸點(diǎn)時(shí)將變?yōu)? 080單位。1730年,他制作的酒精溫度計(jì)取水的冰點(diǎn)為零度(0 °R)、水的沸點(diǎn)為80 °R,在這兩個(gè)定點(diǎn)中間分成80等分。勒氏溫標(biāo)曾較多地在德國(guó)被采用。

1742年,瑞典天文學(xué)家攝爾修斯(A. Celsius,1701—1744)用水銀作測(cè)溫質(zhì),采用百分刻度法,以水的沸點(diǎn)為0 ℃,冰的熔點(diǎn)為100 ℃。8年后他把兩定點(diǎn)對(duì)調(diào),確立了攝氏溫標(biāo)。應(yīng)該指出,此處所說的攝氏溫標(biāo)只是舊攝氏溫標(biāo)。今天科學(xué)界和計(jì)量界所說的攝氏溫標(biāo)是以熱力學(xué)第二定律來定義的,和攝爾修斯的定義完全不同,只是在某些范圍內(nèi)有相似的取值。