溫度計發(fā)展史探究
溫度計是測溫儀器的總稱(chēng)。根據所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍的不同,有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射溫度計和光測溫度計等。
最早的溫度計是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略(1564~1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計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(zhù)溫度的變化,玻璃管中的水面就會(huì )上下移動(dòng),根據移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計,受外界大氣壓強等環(huán)境因素的影響較大,所以測量誤差大。伽利略發(fā)明的第一個(gè)溫度計點(diǎn)擊此處查看全部新聞圖片后來(lái)伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家,在這個(gè)基礎上反復改進(jìn),如把玻璃管倒過(guò)來(lái),把液體放在管內,把玻璃管封閉等。
比較突出的是法國人布利奧在1659年制造的溫度計,他把玻璃泡的體積縮小,并把測溫物質(zhì)改為水銀,這樣的溫度計已具備了現在溫度計的雛形。
以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精,在1714年又利用水銀作為測量物質(zhì),制造了更精確的溫度計。他觀(guān)察了水的沸騰溫度、水和冰混合時(shí)的溫度、鹽水和
在華氏溫度計出現的同時(shí),法國人列繆爾(1683~1757)也設計制造了一種溫度計。他認為水銀的膨脹系數太小,不宜做測溫物質(zhì)。他專(zhuān)心研究用酒精作為測溫物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。他反復實(shí)踐發(fā)現,含有1/5水的酒精,在水的結冰溫度和沸騰溫度之間,其體積的膨脹是從1000個(gè)體積單位增大到1080個(gè)體積單位。因此他把冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間分成80份,定為自己溫度計的溫度分度,這就是列氏溫度計。
華氏溫度計制成后又經(jīng)過(guò)30多年,瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)了華倫海特溫度計的刻度,他把水的沸點(diǎn)定為零度,把水的冰點(diǎn)定為100度。后來(lái)他的同事施勒默爾把兩個(gè)溫度點(diǎn)的數值又倒過(guò)來(lái),就成了現在的百分溫度,即攝氏溫度,用℃表示。
華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為℉=9/5℃+32,或℃=5/9(℉-32),F在英、美國家多用華氏溫度,德國多用列氏溫度,而世界科技界和工農業(yè)生產(chǎn)中,以及我國、法國等大多數國家則多用攝氏溫度。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現代工業(yè)技術(shù)的需要,測溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測溫范圍越來(lái)越廣,根據不同的要求,又制造出不同需要的測溫儀器。下面介紹幾種。氣體溫度計多用氫氣或氦氣作測溫物質(zhì),因為氫氣和氦氣的液化溫度很低,接近于絕對零度,故它的測溫范圍很廣。
這種溫度計精確度很高,多用于精密測量。電阻溫度計分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計,都是根據電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的;半導體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠,已廣泛應用。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。
溫差電偶溫度計是一種工業(yè)上廣泛應用的測溫儀器。利用溫差電現象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端,另兩端與測量?jì)x表連接,形成電路。把工作端放在被測溫度處,工作端與自由端溫度不同時(shí),就會(huì )出現電動(dòng)勢,因而有電流通過(guò)回路。
通過(guò)電學(xué)量的測量,利用已知處的溫度,就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間,多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫,有的能測接近絕對零度的低溫。
高溫溫度計是指專(zhuān)門(mén)用來(lái)測量500℃以上的溫度的溫度計,有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構造都比較復雜,這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上,不適用于測量低溫。