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张新房的博客 - 新型智慧城市

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最早的温度计是伽利略发明  

2009-02-15 16:13:03|  分类: 楼宇自控系统 |  标签: |举报 |字号 订阅

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人类早就对大自然中的温度不同有所感受了:夏季的酷热,冬季的寒冷;火的烫手,冰的刺骨……不过,那时人们对温度高低的辨别并没有一个标准。

随着社会的进步与发展,人们越来越需要一把测量温度的“尺子”。我国人民在这方面也积累了许多有益的经验。据计载,战国时期,我国人民就知道将水存放在瓶内,通过观察水是否结冰来推测气温下降的程度;汉代初期,有了以冰测温的办法,即通过观察冰的状态,了解气温。不过,发明温度计的,是意大利科学家伽利略。

伽利略于1564年2月15日出生在意大利的比萨城。他从小就表现出强烈的求知欲望。大自然中的一草一木,天空中的星星、太阳,都能引起他极大的好奇。他在17岁那年,按照父亲的意愿,考上了比萨大学医科专业。

伽利略在学习医学的过程中,认识到人的生病与体温变化有很大的关系,也就是说,通过了解人的体温有助于确定其身体状态。可在当时,医生只能用手触摸病人,凭感觉来推测人体的大致温度。这种方法显然容易产生误差,并不精确。

伽利略想:能不能发明一种可以精确地测出病人体温的仪器呢?

于是,伽利略开始构思这种新仪器的使用原理。他想了许多办法,可一个个都被他自己否认了。

一天,他在沉思之中,看到一位小孩正在玩一种玩具。这种玩具据说是古希腊人发明的。它的结构很简单:在U形的玻璃管里装一半水,将弯管的一端用铅球密封,另一端用玻璃球密封,使管中的空气跑不出来。玩的时候,在铅球下加热,U形管中的水就会向回退缩;移开铅球下的火源,铅球冷却,水就会升到原来的位置。

伽利略看着看着,产生了一个新的想法:“为什么不根据热胀冷缩的现象来制作呢?”

于是,伽利略便对热胀冷缩现象进行进一步的研究,并在此基础上设计了许多方案。然而,科学发明不可能一赋而就,他的方案又一次次的失败了。

寒来暑往,10余年的时间过去了。1593年,伽利略发明了第一支空气温度计。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。它的一端制成空心圆球形;另一端开口,事先在管内装进一些带颜色的水,并将这一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距离地标上刻度。这样,当外界温度升高时,玻璃球内气体膨胀,使玻璃管中水位降低;反之,温度较低时,玻璃球内气体收缩,玻璃管中的水位就上升。

空气温度计的发明,导致了体温计的问世。

伽利略的一位朋友、帕多瓦大学医学教授桑克托留斯,一直在关注着伽利略研制温度计的进展。当他看到世界上第一支空气温度计后,按照自己的设想和诊病需要,对气体温度计进行了改进,在1600年制成了世界上第一文体温计。

第一支空气温度计虽能测定温度,但人们发现它的测定结果并不精确,因为气体温度计下端是与大气相通的,玻璃管中的水位高度不仅受到空心球中空气温度的影响,而且还受到大气压强的影响。也就是说,即使温度不变,玻璃管内的水的高度也会有所差异。

此时,伽利略手头的其他研究工作十分繁忙,他没有精力对空气温度计进行改进。他的学生斐迪南在老师的指导下,决定用液体代替空气温度计中的空气。

1654年,斐迪南经过对各种液体的试验之后,研制出了世界上第一支酒精温度计。它是往玻璃球里注适量酒精,再加热玻璃球,用酒精蒸气赶跑玻璃管中的空气,然后迅速把玻璃管口封死。这样,它就可以避免大气压强的影响。

可是,经过一段时间的使用,人们发现,酒精温度计也存在不足之处,即当用它测开水的温度时,温度计内一片模糊。原来,水的沸点是100℃,酒精的沸点是78℃,因此将酒精温度计置于开水之中时,酒精早已变成气体了。显然,只有用高沸点的液体代替酒精,才能解决这一问题。1659年,法国天文学家布里奥,利用水银沸点较高的特性,制成水银温度计。这种温度计可测得357℃的高温,也可测得-39℃的低温。

随着科学技术的发展,人们对测温仪器的要求越来越高。到了19世纪末20世纪初,许多科学家运用各种物理原理,发明了多种形式的新型温度计,如电阻式温度计、辐射式高温计、光测高温计、氢温度计等。

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