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世界最早的空气温度计 由伽利略在1593年发明
2022-09-11

世界最早的空气温度计是什么样子?空气温度计是伽利略根据气体的热胀冷缩现象发明的仪器。又称“伽利略温度计”指基于物质热胀冷缩原理研制的用于测量温度的工具,其经过数次改进成为我们今天常用的测温装置。下面就跟一起具体看看世界最早的空气温度计等相关内容。

起源

早在公元前250年,比扎提乌姆的斐罗就曾描述过加热使空气膨胀的各种实验。到公元100年,亚里山大里亚的黑伦再一次描述过同样的实验。这些说明人类很早就认识到空气具有热胀冷缩的性质,这也就是最早的温度计所应用的原理。

对于最早的温度计究竟是谁发明的曾经有过争论,有的人把它归功于荷兰的著名机械师德里贝尔;也有人把这项优先权归功于帕杜亚的解剖学家桑托留斯;还有人把它归功于克拉科夫的神父保罗、伦敦的医生弗拉德及德国的盖里克。但现代的历史研究一致同意把温度计的发明归功于伽利略。1593年(伽利略的学生维维安尼给出的发明年代),伽利略用一个45厘米长、麦秆粗细的玻璃管,一端吹成鸡蛋大小的玻璃泡,一端仍然开口。伽利略先使玻璃泡受热,然后把开口端插入水中,使水沿细管向上上升一定的髙度。因为泡内的空气会随温度的变化发生热胀冷缩,水管内的水也会随之发生升降,这样就可以用水管内水位的高低表征玻璃泡内空气的冷热程度。这就是第一只温度计。伽利略的另一个学生卡斯特里亲眼看到伽利略在1603年进行实验讲演时使用了这种温度计。当然这种温度计是不准确的,因为泡内空气会受大气压及温度起伏的影响,它实际上是一个温度气压计。同时伽利略在管子上的刻度也是任意刻画的。

改进过程

1632年,法国物理学家雷伊第一个改进了伽利略的空气温度计。他将伽利略的装置倒转过来,将水注人玻璃泡内,而将空气留在玻璃管中,仍然用玻璃管内水柱的高低来表示温度的高低。由于这项改进使水成了测温物质,实际上这成了第一只液体温度计。它的缺点在于,向上的管口没有封闭,水会不断蒸发,从而影响到测量的准确性。科学家就在玻璃泡和玻璃管的相对大小上进行研究,以减少这种蒸发,使液体能在一年的过程中在整个玻璃管的长度内升降。尽管从今天的角度看来这种努力的方向不大对头,但从温度计发展完善的全过程来看,这种努力是有价值的,也是必然会出现的。没有当初在各个方面想方设法的改进,就不会有今天的完善。

1657年,佛罗伦萨西曼托科学院的成员们提出了密封管子的思想,并建议用酒精取代水作为测温物质,从而使最早的温度计进人了较为实用的阶段。

到了18世纪,法国的勒奥默有鉴于水银的膨胀系数小,曾强烈反对使用水银作测温物质。他致力于制造一个既方便又能达到精度要求的酒精温度计。但由于他的温度计结果不好,并且不同的温度计也不一致,日内瓦的德吕斯(1727—1817)又恢复使用水银,并以一个物理学家的身份热情地呼喊:“自然界给我们这个矿物肯定是为了做温度计”。

1747年,荷兰的穆欣布洛克还发明一种特殊温度计,它是利用金属细杆的膨胀和收缩原理制成的。35年后韦奇伍德发明的高温计利用的正是这一原理。

1815年,杜隆和珀替还比较了水银温度计和空气温度计。他曾假定各个水银温度计彼此都是一致的,但勒尼奥证明,事情并非如此。勒尼奥还证明,在0℃和100℃之间,空气温度计和普通软玻璃水银温度计非常接近,但空气温度计的中间刻度落后于水银温度计约0.2℃左右。在250℃时,水银温度计的读数比空气温度计高半度以上;在300℃时两种温度计的差别已达1℃;350℃时差别达30℃。奥尔舍夫斯基还比较了氢温度计和水银温度计,发现在低温情况下,氢温度计还是十分可靠的,当-220℃时,它们的误差不大于1℃。

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。