不斷改進的溫度計
今天,我們已習(xí)慣了將冷熱的變化用多少度這一量化概念來表示,因而無論誰對溫度計都不陌生。然而,溫度計究竟是怎樣誕生的,那些溫度又是怎樣確定的呢?
18世紀(jì)以前,人們是無法準(zhǔn)確表示氣溫的微小變化的。為了測定出如今普通溫度計上的每一個刻度,發(fā)明家大約花了一千多年的時間。
最初,冷熱是憑人們的感覺主觀臆測的,因為那時沒有溫度計,大多數(shù)人說冷了,那就是冷了。
公元2世紀(jì),一位叫加萊的希臘醫(yī)生提出建議:為了看病的需要,最好分四個等級來表示人體的冷、熱變化。加萊的建議??冷熱的四個等級就成為沒有溫度計之前的溫度標(biāo)示了,這個不足為奇的溫度準(zhǔn)衡,在17世紀(jì)之前,一直被醫(yī)學(xué)界采用。
當(dāng)人們生活得還不十分精致的時候,粗略的說明勉強可以應(yīng)付人們了解溫度變化的需要,但是對于科學(xué)研究說卻不同了,它需要進行準(zhǔn)確的溫度測量。在科學(xué)發(fā)展的道路上,第一步要做的工作是應(yīng)該有一個計量冷熱的方法,這就是為什么要發(fā)明溫度計的原因。
1575年,意大利學(xué)者希羅的一本科學(xué)著作出版了。在這本書里,他描述了許多離奇的設(shè)備。后來,一些細(xì)心的學(xué)者研究了這本著作,他們指出,這些離奇的設(shè)備中有一臺儀器能夠證明物體受熱會膨脹。
對物體熱脹冷縮特性的認(rèn)識直接導(dǎo)致了溫度計的出現(xiàn)。
世界上第一支溫度計是意大利著名的天文學(xué)家、物理學(xué)家伽利略在1593年制造的。他在一根一端附有玻璃球的管子里面裝入帶色的液體,然后把這根管子倒放在水里制成了最原始的溫度計。這時如果在球外面用不同溫度的物體與球靠近或接觸,由于管內(nèi)空氣熱脹冷縮,水面就會發(fā)生升降,這樣從水柱的高低就能分辨出溫度的變化。這種溫度計叫空氣溫度計,它是現(xiàn)代溫度計的鼻祖。空氣溫度計雖然很靈敏,但很不完善,容易受外界大氣壓變化的影響,從而使所測的溫度不夠準(zhǔn)確。
后來,伽利略的學(xué)生繼續(xù)研究,把管子制成密封的,并用酒精來代替空氣。如此一來,測出的溫度就準(zhǔn)確多了。但是,因為酒精到攝氏78度就開始沸騰,所以它不能用來測量一般的高溫。
1714年,荷蘭阿姆斯特丹的一位名叫華侖海特的儀表商用水銀代替了酒精,克服了上述的缺點。因為水銀在攝氏350度才開始沸騰氣化,在攝氏零下39度才開始凝固。所以水銀溫度計能測出較高或較低的溫度。
不過,那時各種溫度計所取刻度的含義很不統(tǒng)一,都是各取所需。比如,英國皇家學(xué)會實驗部主任羅伯特?胡克把水的結(jié)冰溫度作為一個起點;有的醫(yī)生以正常血溫為起點;而牛奶場的商人則以牛奶溶點為起點;還有的天文學(xué)家以巴黎天文臺地下室的溫度為溫度計的起點,等等。有人統(tǒng)計了一下,這一階段約有27種不同刻度的溫度計,它們的確方便了確定溫度起點的個人,卻給更多的人帶來了麻煩。為此,1740年,大家經(jīng)協(xié)商后一致同意以水的冰點和沸點作為溫度計標(biāo)準(zhǔn)刻度的依據(jù)。但應(yīng)給這兩個溫度作怎樣的標(biāo)記呢?學(xué)者們又各抒己見了。
最初,發(fā)明水銀溫度計的華侖海特提出,把水在一個大氣壓下的冰點定為32度,沸點定為212度,中間劃為180格,每一格定為一度,這就是華氏溫度。用華氏溫度計量出的溫度度數(shù),常用“F”來表示,例如華氏82度就記作“82攝氏度F”。
對普通人來說,華氏溫度計使用不便。