伽利略温度计,指的是意大利科学家伽利略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。最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略发明的。扩展资料:温度计的主要类型:1、转动式温度计转动式温度计是由一个卷曲的双金属片制成。因此少量的温度变化也可使电阻产生明显的变化,所制成的温度计有较高的精密度,常被称为感温器。
伽利略温度计,指的是意大利科学家伽利略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。
最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(1564~1642)发明的。
他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管,另一端带有核桃大的玻璃泡。使用时先给玻璃泡加热,然后把玻璃管插入水中。随着温度的变化,玻璃管中的水面就会上下移动,根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低。
后来伽利略的学生和其他科学家,在这个基础上反复改进,如把玻璃管倒过来,把液体放在管内,把玻璃管封闭等。比较突出的是法国人布利奥在1659年制造的温度计,他把玻璃泡的体积缩小,并把测温物质改为水银,具备了温度计的雏形。以后荷兰人华伦海特在1709年利用酒精,在1714年又利用水银作为测量物质,制造了更精确的温度计。
扩展资料:
温度计的主要类型:
1、转动式温度计
转动式温度计是由一个卷曲的双金属片制成。双金属片一端固定,另一端连接着指针。两金属片因膨胀程度不同,在不同温度下,造成双金属片卷曲程度不同,指针则随之指在刻度盘上的不同位置,从刻度盘上的读数,便可知其温度。
2、半导体温度计
半导体的电阻变化和金属不同,温度升高时,其电阻反而减少,并且变化幅度较大。因此少量的温度变化也可使电阻产生明显的变化,所制成的温度计有较高的精密度,常被称为感温器。
3、热电偶温度计
热电偶温度计是由两条不同金属连接着一个灵敏的电压计所组成。金属接点在不同的温度下,会在金属的两端产生不同的电位差。电位差非常微小,故需灵敏的电压计才能测得。由电压计的读数,便可知道温度为何。
4、光测高温计
物体温度若高到会发出大量的可见光时,便可利用测量其热辐射的多寡以决定其温度,此种温度计即为光测温度计。此温度计主要是由装有红色滤光镜的望远镜及一组带有小灯泡、电流计与可变电阻的电路制成。
参考资料来源:百度百科-温度计
识别物体冷热的最简单的方法是利用人的触觉,但这种测温手段常常会有误.如我们将左手放入热水中,右手放入冷水中,然后再将两只手一起放入介于以上两个热度之间的温水中,两只手的感觉就完全不同,原来浸入热水中的左手会觉得凉,原来浸入冷水中的右手会感觉水热.在日常生活中尚难以用这种方法作出冷热的判断,在科学上就更无大的价值了.科学家需要一种既客观、又能给出具体数值的判定冷热的方法,这种需要促进科学家发明了温度计.
温度计的原理及最初发明
把两个冷热不同的物体放在一起,互相接触,经过一段时间后,两个温度就会达到相同的冷热程度.这时用科学术语说,它们相互达到了热平衡.再进一步,如果有三个物体A、B、C,其冷热程度不同,A和B互相隔开,并使A和B与物体C相接触.经过一段时间后,A和C及B和C都达到了热平衡.这时,如果再使A和B相接触,则会发现A和B之间不发生热传递,各自的温度也不发生变化.这说明A和B在开始接触时就处于热平衡状态.由此会得到一个结论:如果物体A和B都跟第三个物体C处于热平衡状态,则A和B也必定处于热平衡状态,即一切互为热平衡的物体都具有相同的温度.这就是用温度计测定物体温度的依据!
早在公元前250年,比扎提乌姆(Byzantium)的斐罗(Philo)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(Heron)再一次描述过同样的实验.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.
最早的温度计究竟是谁发明的?曾经有过争论,有的人把最早的温度计的发明归功于荷兰的有名机械师德里贝尔(C.Drebbel);也有人把这项优先权归功于帕杜亚的解剖学家桑托留斯(Sanctorius);还有人把它归功于克拉科夫的神父保罗(Paul),伦敦的医生弗拉德(R.Fludd)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厘米长的、麦杆粗细的玻璃管,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高度.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(B.Castelli)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会准确的,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划的.
1632年,法国物理学家雷伊(J.Ray)第一个改进了伽利略的温度计.他将伽利略的装置倒转过来,将水注入玻璃泡内,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,由于水会不断蒸发,会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(Cimento)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入了较为实用的阶段.
温度计的进一步完善
温度计的进一步完善和发展是沿着两个方向进行的,一是测温物质的选择;二是刻度标准的确定.
测温物质的研究和确定 除上述用酒精取代水作测温物质的尝试外,1659年法国天文学家布里奥(I.Boulliau)制造一个温度计,第一次使用水银作测温物质.他本人从1658年5月起至1660年9月,连续进行了两年多的温度观察记录,仅次于开始于1655年的佛罗伦萨的温度观察记录,成为现存最古老的温度记录之一.但到了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℃.
究竟什么物质作测温物质好,在一个时期内,物理学家的认识是相当混乱的.那时他们用“均匀膨胀与否”作为判断理想测温物质的标准,如那时常听人说“水银温度计的优点是水银会均匀地膨胀”,“空气温度计的优点是空气会均匀地膨胀或近似均匀地膨胀”.然而被用来确立这种均匀性的参考标准就很难给出,因为原则上我们可以取任何一种物质作为标准,然后就把那种物质的相等增量定义为温度的相等增量.但问题在于,若选定一种物质(比如水银)作为标准物质后,若断言该物质会“均匀”膨胀,这就武断了.况且当两种测温物质比较时,如果水银是任定的标准,则空气就不是完全均匀地膨胀,反之亦然.这种差别直到1848年才由开尔文勋爵第一个揭示出来.他建立了温度的“绝对热力学温标”,该温标不依赖于任何一种特定物质的特定性质,为温度计构成了一个比任何特定温标要好得多的基础.按照这个我们现在的最终的参考温标,空气温度计所给出的读数很近似于它.
刻度标准的研究和确定 从伽利略到布里奥,测温术从定性发展到定量,但读数还没有统一的标准.西曼托科学院的成员们为温度计选择了两个固定的温度:一个是冬冷,一个是夏热.冬冷是指最冷的冰冻时期的雪或冰的温度,夏热指奶牛或鹿的体温.在两个固定的温度点之间,他们又分成80或40个相等的间隔.1829年,曾在旧的玻璃器皿中发现了当年佛罗伦萨的
体温计大概是最常见的医疗器械。头疼?先量个体温吧。咳嗽?先量个体温吧。流鼻涕?先量个体温吧……
那么,体温计是如何出现在生活中的呢?
早在两千多年前,人们就注意到了热胀冷缩的现象。《前汉书.律历志》写到,“铜为物之至精,不为燥、湿、寒、温变节,不为霜、露、风、雨改形。”古代以铜铸造货币,就是因为铜的物理性质较为稳定。
(钢轨之间的缝隙是为了避免钢轨发热膨胀引起歪曲,图片来源:ipsm.hner.cn)
无独有偶,在古希腊,有位叫菲伦的人,他运用热胀冷缩的原理,制作了一种玩具。这个玩具的主体,是一个n型玻璃管。玻璃管内装有水,一端用玻璃球密封,一端用铅球密封。加热或者冷却铅球,玻璃管内的水就会前进、后退。[1]
(蓝色液体会流动吗,图片来源:ipsm.hner.cn)
1593年,著名的物理学家伽利略,在此基础上,开始了进一步研究。他准备了一个特殊的玻璃管,一端开口,另一端呈空心圆球状。在玻璃管内加入水,然后将玻璃管倒置,插入同样盛水的容器内。当加热玻璃球时,玻璃球内的空气受热膨胀,液面便会下降。这便是温度计的雏形。[2]
(伽利略温度计,图片来源于网络)
随后,诸多学者对体温计进行了改进。
第一个改进,是法国物理学家让.雷做的。他做的事也很简单,就是把伽利略的温度计倒过来。球状的一端在下,开口的一端在上;用液体取代空气,作为新的测温物质。这一改进虽然微小,但是意义重大。因为空气体积除了取决于温度,还受气压影响,液体则稳定得多。[3]
(让.雷温度计示意图,图片来源:ipsm.hner.cn)
不过,让.雷的温度计仍然和外界连通。假如液体蒸发,测量结果就会出现较大的误差。所以,随后,弗洛伦萨的学者们,又对其做了进一步的改进:把温度计密封。[3]
(早期温度计,此时的刻度是随意标注的)[4]
一转眼,到了1709年,德国物理学家华伦海特也对液体的热胀冷缩产生了兴趣。经过不断实验,他发现酒精在不同温度下的体积变化,比水更为明显,于是将酒精灌注在玻璃管内,制成了酒精温度计。随后,基于同样的理由,他又用汞取代了酒精。同时,将盐水混合物的冰点和人体血液的温度,作为两个固定点,将其分隔成96份,每份为一度。这就是华氏摄氏度的由来。
华伦海特之后,埃特肯在球形储液囊和玻璃细管之间,设计了一段狭窄收缩的部分,以保证水银不会在读数之后流回去。至此,现代水银体温计的所有特点,结构、水银和刻度,都具备了。但它仍然不能被称之为体温计,因为这个时候,医生们还没有深入思考过体温和疾病的关系。[3]
(水银体温计,图片来源:wikipedia.org)
1868年,终于有医生这么做了。德国医生翁德利希,在不断的行医过程中,开始把体温和疾病联系起来。为了详细说明二者的关系,他进行了100多万次的实验,对两万五千例病人进行了体温测量,最终得出结论:体温并不是一个恒定值,而是时刻处于变化之中。36.3OC~37.5OC都属于正常。他将这个结论,写到了《疾病与体温》一书。[5]
水银体温计成本低、结果准,可以说是价廉物美。但是,水银体温计也有自己的问题。
首先是汞。有学者估算,2002年,仅为了生产水银温度计,就消耗了149.625吨汞。[6]汞是有毒的,不管在生产缓解还是在使用环节,稍有不慎,就有可能造成严重后果。
因此,诞生了电子体温计。其原理并不复杂,就是用温度传感器,取代了传统体温计中的水银。
(电子体温计,图片来源:amazon.cn)
另一个明显不足,是测量方式。水银体温计一般放置于腋下、口腔中或者肛门内,经3~10分钟后取出、读数。在传染病流行期间,这一方案自然就不太合适了;不懂配合的婴儿,也是个麻烦。
于是,出现了两种新型体温计。
一种,是一次性体温计。
(一次性体温计,图片来源:sharedour.com)
一次性体温计包括感温物质和指示剂两部分。将对温度敏感的物质固化在试纸上,遇到某一特定温度时,该物质气化,覆盖指示剂表面,使其呈现独特的颜色。既保证了准确性,又避免了交叉感染。
(一次性体温计,图片来源:sharedour.com)
还有一种,是体温枪。
(体温枪,图片来源:amazon.cn)
和其他体温计不同,体温枪并不是测量体温,而是“看到”体温。我们都知道,自然界中的任何物体,都存在红外线辐射。皮肤也好、耳膜也罢,每时每刻都在往四周辐射红外线,而辐射红外线的剂量,又和其温度有关。运用这一原理,通过光学系统接受被测部位的红外线,将光信号转化为电信号,电信号再经芯片解读,显示在液晶屏上,就能在不接触的情况下,快速、准确测量患者的体温。
(狗的红外线照片,图片来源:wikipedia.org)
根据关于《关于汞的水俣公约》,到2020年,中国将不再生产、进出口含汞产品。这意味着,传统的水银体温计,很快会从生活中消失。不过,大可不必为此唏嘘。体温计的发展史,也是物理学家、医生、材料研究者通力合作的历史。只要这些人还在,未来的体温测量,只会越来越方便、越来越准确。
参考文献
[1]贺进朝. 漫话体温计的发明[J]. 发明与革新, 1998, 2: 016.
[2]王斌全, 赵晓云. 体温计的发明与发展[J]. 护理研究: 中旬版, 2007, 21(2): 469–469.
[3]张百新. 温度计的诞生和发展[J]. 濮阳教育学院学报, 2000, 13(4): 31–32.
[4]王冰. 南怀仁介绍的温度计和湿度计试析[J]. 自然科学史研究, 1986(1): 76–83.
[5]陈恒安, OTHERS. 没有丹麦王子的《 哈姆雷特》: 技术物的历史[J]. 科学发展, 2009(439): 83–85.
[6]郝春玲, 沈英娃. 我国水银体温计生产及用汞情况研究[J]. 环境科学研究, 2006, 19(1): 18–21.
引言:温度计是根据什么原理制成的?是谁发明的温度计呢?下面一起来和小编了解一下吧!
一、什么原理
水银体温计是依据水银热胀冷缩的原理制成的体温表的构造很特殊,在玻璃泡和细管相接的地方,有一段很细的缩口。当体温表离开人体后,水银变冷收缩,水银柱就在缩口处断开,上面的水银退不回来,所以体温表离开人体后还能继续显示人的体温度。电子体温计是利用温度传感器输出电信号,直接输出数字信号或者再将电流信号转换成能够被内部集成的电路识别的数字信号,然后通过显示器显示以数字形式的温度,能记录、读取被测温度的最高值。
二、发明人
最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略发明的。他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管,另一端带有核桃大的玻璃泡。使用时先给玻璃泡加热,然后把玻璃管插入水中。随着温度的变化,玻璃管中的水面就会上下移动,根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低。温度计有热胀冷缩的作用所以这种温度计,受外界大气压强等环境因素的影响较大,所以测量误差较大。后来伽利略的学生和其他科学家,在这个基础上反复改进,如把玻璃管倒过来,把液体放在管内,把玻璃管封闭等。
三、使用方法
临床上体温的测量,一般建议进行腋下体温的测量。患者需要将体温计水银头一侧完全夹在腋窝内,等待5~10分钟后取出观察体温计显示。人体正常的腋下体温是36~37摄氏度之间。如果成人腋下体温超过37.2摄氏度,属于发烧表现。婴幼儿由于体温调节中枢尚未发育健全,腋下体温如果超过37.5摄氏度,属于发烧表现。
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