聊聊溫度計(jì)發(fā)展史

溫度與人們的日常生活關(guān)系十分密切：上了年紀(jì)的人習(xí)慣關(guān)注《新聞聯(lián)播》后的《天氣預(yù)報(bào)》節(jié)目，年輕人則喜歡直接在手機(jī)上查看當(dāng)天的氣溫;自己或家人身體發(fā)熱時(shí)會(huì)用體溫計(jì)測量體溫;新冠肺炎疫情期間，每當(dāng)進(jìn)入超市、地鐵等人口聚集的場所，工作人員總會(huì)拿著額溫槍測量你的體溫……大家或許想知道，在溫度計(jì)發(fā)明之前，人們?nèi)绾未_定溫度高低？

從史料來看，中國人很早就確立了寒、冷、溫、熱等“溫度”概念，像“春暖花開”“天寒地凍”等詞語都表達(dá)了古人對溫度的感知。先秦時(shí)期，中國出現(xiàn)了一種可以觀察溫度變化的“冰瓶”：在瓶子中裝水，如果水結(jié)冰，則進(jìn)入寒冬;如果冰融化，則氣溫回升。

“冰瓶”可謂中國最原始的一種溫度計(jì)，不過古人測量溫度多依靠經(jīng)驗(yàn)，不精確。

1593年，意大利科學(xué)家伽利略首先發(fā)明了一種利用空氣熱脹冷縮原理的氣體溫度計(jì)。它是一根細(xì)長的玻璃管，一端開口，另一端是一枚雞蛋大小的玻璃泡。使用時(shí)，先用手把玻璃泡捂熱，然后讓玻璃泡一端在上，把玻璃管豎直插入水中，這樣便形成了一個(gè)簡單的氣體溫度計(jì)。當(dāng)外界氣溫上升或下降時(shí)，玻璃管中的水柱就會(huì)下降或上升。如果在玻璃管上標(biāo)上刻度，便可以指示溫度。不過這種溫度計(jì)易受氣泡內(nèi)空氣溫度以及外界氣壓的影響，誤差較大。

受伽利略的啟發(fā)，他的朋友、意大利帕多瓦大學(xué)的醫(yī)學(xué)教授桑克托留斯在1612年發(fā)明了一種蛇形的氣體溫度計(jì)，上端的玻璃泡可放入病人口中，從下方水柱查看病人體溫的變化。這是世界上最早的體溫計(jì)。

1632年，法國醫(yī)生讓·萊伊首次把伽利略的溫度計(jì)顛倒，讓玻璃泡在下方，并在里面裝水，以水為測溫物質(zhì)，溫度則通過玻璃管中的水柱體現(xiàn)。但由于這種溫度計(jì)玻璃管的上方是開放式的，因此會(huì)受到水蒸發(fā)的影響。隨后，阿拉貢國王斐迪南二世讓人試驗(yàn)了多種液體，發(fā)現(xiàn)酒精的熱膨脹效果比較明顯，同時(shí)他把玻璃管的上端熔化，使其封閉，制成了世界上第一支不受外界氣壓影響的溫度計(jì)。

1714年，德國科學(xué)家華倫海特發(fā)明了水銀溫度計(jì)。水銀溫度計(jì)和酒精溫度計(jì)各有千秋。水銀的沸點(diǎn)約為357℃，故可測量較高的溫度，但由于其凝固點(diǎn)約為零下39℃，故不能測比之更低的溫度。與水銀溫度計(jì)相反，酒精溫度計(jì)不能測量較高的溫度，因?yàn)榫凭姆悬c(diǎn)約為78℃，但可以測量較低的溫度，因?yàn)槠淠厅c(diǎn)約為零下117℃。

如今，隨著科技的發(fā)展以及現(xiàn)實(shí)測溫的需要，各種各樣的溫度計(jì)相繼出現(xiàn)，它們大致可分為接觸式與非接觸式兩類。如利用電阻隨溫度變化而改變的熱電阻式溫度計(jì)屬于接觸式溫度計(jì)，利用紅外線照射導(dǎo)致元件溫度變化的紅外線溫度計(jì)等屬于非接觸式溫度計(jì)。（據(jù)《科學(xué)世界》《新民晚報(bào)》等）

溫標(biāo)的確立

華氏溫標(biāo)（單位：°F）

1724年，華倫海特在一篇論文中使用三個(gè)參考溫度來標(biāo)示刻度。將溫度計(jì)放入由冰、水以及氯化銨混合而成的鹽水中，量的刻度為0華氏度。第二個(gè)刻度是32華氏度，是將溫度計(jì)放入恰好有冰形成于表面的水中而量得。第三個(gè)刻度為96華氏度，是將溫度計(jì)含入口中或夾在腋下時(shí)量得的刻度。之后，其他科學(xué)家觀察到水的沸點(diǎn)比冰點(diǎn)約高180華氏度，決定重新確定華氏溫標(biāo)，使水的沸點(diǎn)剛好高于冰點(diǎn)180度。

攝氏溫標(biāo)（單位：℃）

1742年，瑞典物理學(xué)家安德斯·攝爾修斯在一篇論文中描述了他的溫標(biāo)系統(tǒng)：把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間劃分為100度，其中冰點(diǎn)為100度，沸點(diǎn)為0度，這樣可以避免低溫為負(fù)數(shù)。但這一方案與人們的習(xí)慣相悖，1745年，他的同事、瑞典植物學(xué)家林奈把冰點(diǎn)與沸點(diǎn)的度數(shù)顛倒，這便是我們現(xiàn)在使用的攝氏溫標(biāo)。

絕對溫標(biāo)（單位：K）

1848年，英國物理學(xué)家威廉·湯姆遜確立了一種新的溫標(biāo)——絕對溫標(biāo)。此溫標(biāo)只有一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，即絕對零度，這是冷到極限的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，一切原子、分子的熱運(yùn)動(dòng)都已消失，相當(dāng)于攝氏溫標(biāo)中的零下273.15度。