温度计的历史

温度计是温度测量仪器的总称。根据测温材料和测温范围的不同,有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、热电偶温度计、辐射温度计和光温度计。

最早的温度计是意大利科学家伽利略(1564 ~ 1642)在1593年发明的。他的第一个温度计是一个玻璃管,一端开口,另一端是一个胡桃大小的玻璃灯泡。使用时,先加热玻璃灯泡,再将玻璃管插入水中。随着温度的变化,玻璃管中的水面会上下移动,根据移动量可以判断温度的变化和温度的高低。这种温度计受外界大气压力等环境因素影响较大,因此测量误差较大。

伽利略发明了第一支温度计。

后来伽利略的学生和其他科学家在这个基础上反复改进,比如把玻璃管倒过来,把液体放在管里,把玻璃管密封起来。比较突出的是法国人Bliaux在1659年制作的温度计。他减小了玻璃灯泡的体积,并将测温物质改为水银。这个温度计现在已经有了温度计的雏形。后来,荷兰人沃伦·海特在1709年用酒精,在1714年用水银作为测量物质,制成了更精确的温度计。他观察了水的沸腾温度,水和冰混合时的温度,盐水和冰混合时的温度。经过反复实验和批准,最终将一定浓度的盐水凝固的温度定为0℉,纯水凝固的温度定为32℉,标准大气压下的沸腾温度定为212℉,华氏温度用℉表示。这是华氏温度计。

在华氏温度计出现的同时,法国人勒穆埃尔(1683 ~ 1757)也设计制造了温度计。他认为水银的膨胀系数太小,不能用作测温材料。他集中研究了用酒精作为测温物质的优点。他反复发现,含有1/5水的酒精,在水的冻结温度和沸腾温度之间,体积膨胀从1000单位体积增加到1080单位体积。于是,他把冰点和沸点分成80份,并设定为他的温度计的温度刻度,这就是利勃海尔温度计。?

华氏温度计制成30多年后,瑞典人珀尔修斯在1742年改进了沃伦海特温度计的校准。他把水的沸点定在零度,把水的冰点定在100度。后来他的同事Schloemer把这两个温度点的数值反过来,就成了现在的百分比温度,也就是以摄氏度为单位的温度,用摄氏度表示。华氏温度和摄氏温度之间的关系是

℉ = 9/5℃+32或℃ = 5/9 (℉-32)。

目前英国和美国的气温多为华氏,德国为利勃海尔,而世界科技界、工农业生产以及中国、法国等大多数国家的气温多为摄氏。

随着科学技术的发展和现代工业技术的需要,温度测量技术得到了不断的改进和提高。由于测温范围越来越广,根据不同的要求,制造出不同的测温仪表。这里有几个。

气体温度计多采用氢气或氦气作为测温材料,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近绝对零度,所以其测温范围很广。这种温度计准确度高,多用于精密测量。

电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,两者都是根据电阻随温度变化的特性制作的。金属温度计主要由铂、金、铜和镍等纯金属以及铑、铁和磷青铜的合金制成。半导体温度计主要使用碳和锗。电阻温度计使用方便可靠,已被广泛应用。其测量范围约为-260℃至600℃。?

热电偶温度计是一种广泛应用于工业中的温度测量仪器。由热电现象构成。两根不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪器连接形成电路。当工作端置于待测温度时,当工作端与自由端的温度不同时,就会出现电动势,所以电路中有电流通过。通过测量电量,可以利用已知地点的温度来测量另一个地点的温度。这种温度计由铜-康铜、铁-康铜、镍-康铜、金-钴-铜、铂-铑等组成。适用于测量温差较大的两种物质之间的高温低浊。一些热电偶可以测量高达3000℃的高温,而另一些可以测量接近绝对零度的低温。?

高温温度计是指专门用于测量500℃以上温度的温度计,包括光学温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和结构比较复杂,这里就不讨论了。它的测量范围在500℃到3000℃以上,所以不适合测量低温。