空氣溫度計

空氣溫度計是伽利略根據氣體的熱脹冷縮現象發明的儀器。又稱“伽利略溫度計”指基於物質熱脹冷縮原理研製的用於測量溫度的工具，其經過數次改進成為我們今天常用的測溫裝置。

基本介紹

• 中文名：空氣溫度計
• 外文名：air thermometer
• 發明者：伽利略
• 原理：熱脹冷縮
• 原材料：細玻璃管

起源

早在公元前250年，比扎提烏姆的斐羅就曾描述過加熱使空氣膨脹的各種實驗。到公元100年，亞里山大里亞的黑倫再一次描述過同樣的實驗。這些說明人類很早就認識到空氣具有熱脹冷縮的性質，這也就是最早的溫度計所套用的原理。

設計圖

對於最早的溫度計究竟是誰發明的曾經有過爭論，有的人把它歸功於荷蘭的著名機械師德里貝爾；也有人把這項優先權歸功於帕杜亞的解剖學家桑托留斯；還有人把它歸功於克拉科夫的神父保羅、倫敦的醫生弗拉德及德國的蓋里克。但現代的歷史研究一致同意把溫度計的發明歸功於伽利略。1593年（伽利略的學生維維安尼給出的發明年代），伽利略用一個45厘米長、麥稈粗細的玻璃管，一端吹成雞蛋大小的玻璃泡，一端仍然開口。伽利略先使玻璃泡受熱，然後把開口端插入水中，使水沿細管向上上升一定的髙度。因為泡內的空氣會隨溫度的變化發生熱脹冷縮，水管內的水也會隨之發生升降，這樣就可以用水管內水位的高低表征玻璃泡內空氣的冷熱程度。這就是第一隻溫度計。伽利略的另一個學生卡斯特里親眼看到伽利略在1603年進行實驗講演時使用了這種溫度計。當然這種溫度計是不準確的，因為泡內空氣會受大氣壓及溫度起伏的影響，它實際上是一個溫度氣壓計。同時伽利略在管子上的刻度也是任意刻畫的。

改進過程

1632年，法國物理學家雷伊第一個改進了伽利略的空氣溫度計。他將伽利略的裝置倒轉過來，將水注人玻璃泡內，而將空氣留在玻璃管中，仍然用玻璃管內水柱的高低來表示溫度的高低。由於這項改進使水成了測溫物質，實際上這成了第一隻液體溫度計。它的缺點在於，向上的管口沒有封閉，水會不斷蒸發，從而影響到測量的準確性。科學家就在玻璃泡和玻璃管的相對大小上進行研究，以減少這種蒸發，使液體能在一年的過程中在整個玻璃管的長度內升降。儘管從今天的角度看來這種努力的方向不大對頭，但從溫度計發展完善的全過程來看，這種努力是有價值的，也是必然會出現的。沒有當初在各個方面想方設法的改進，就不會有今天的完善。

1657年，佛羅倫斯西曼托科學院的成員們提出了密封管子的思想，並建議用酒精取代水作為測溫物質，從而使最早的溫度計進人了較為實用的階段。

到了18世紀，法國的勒奧默有鑒於水銀的膨脹係數小，曾強烈反對使用水銀作測溫物質。他致力於製造一個既方便又能達到精度要求的酒精溫度計。但由於他的溫度計結果不好，並且不同的溫度計也不一致，日內瓦的德呂斯（1727—1817）又恢復使用水銀，並以一個物理學家的身份熱情地呼喊：“自然界給我們這個礦物肯定是為了做溫度計”。

1747年，荷蘭的穆欣布洛克還發明一種特殊溫度計，它是利用金屬細桿的膨脹和收縮原理製成的。35年後韋奇伍德發明的高溫計利用的正是這一原理。

1815年，杜隆和珀替還比較了水銀溫度計和空氣溫度計。他曾假定各個水銀溫度計彼此都是一致的，但勒尼奧證明，事情並非如此。勒尼奧還證明，在0℃和100℃之間，空氣溫度計和普通軟玻璃水銀溫度計非常接近，但空氣溫度計的中間刻度落後於水銀溫度計約0．2℃左右。在250℃時，水銀溫度計的讀數比空氣溫度計高半度以上；在300℃時兩種溫度計的差別已達1℃；350℃時差別達30℃。奧爾舍夫斯基還比較了氫溫度計和水銀溫度計，發現在低溫情況下，氫溫度計還是十分可靠的，當-220℃時，它們的誤差不大於1℃。

隨著科學技術的發展，人們對測溫儀器的要求越來越高。到了19世紀末20世紀初，許多科學家運用各種物理原理，發明了多種形式的新型溫度計，如電阻式溫度計、輻射式高溫計、光測高溫計、氫溫度計等。

現代溫度計

溫度計轉動式溫度計

轉動式溫度計是由一個捲曲的雙金屬片製成。雙金屬片一端固定，另一端連線著指針。兩金屬片因膨脹程度不同，在不同溫度下，造成雙金屬片捲曲程度不同，指針則隨之指在刻度盤上的不同位置，從刻度盤上的讀數，便可知其溫度。

溫度計半導體溫度計

半導體的電阻變化和金屬不同，溫度升高時，其電阻反而減少，並且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產生明顯的變化，所製成的溫度計有較高的精密度，常被稱為感溫器。

溫度計熱電偶溫度計

熱電偶溫度計是由兩條不同金屬連線著一個靈敏的電壓計所組成。金屬接點在不同的溫度下，會在金屬的兩端產生不同的電位差。電位差非常微小，故需靈敏的電壓計才能測得。由電壓計的讀數，便可知道溫度為何。

溫度計光測高溫計

物體溫度若高到會發出大量的可見光時，便可利用測量其熱輻射的多寡以決定其溫度，此種溫度計即為光測溫度計。此溫度計主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠鏡及一組帶有小燈泡、電流計與可變電阻的電路製成。使用前，先建立燈絲不同亮度所對應溫度與電流計上的讀數的關係。使用時，將望遠鏡對正待測物，調整電阻，使燈泡的亮度與待測物相同，這時從電流計便可讀出待測物的溫度了。

溫度計液晶溫度計

用不同配方製成的液晶，其相變溫度不同，當其相變時，其光學性質也會改變，使液晶看起來變了色。如果將不同相變溫度的液晶塗在一張紙上，則由液晶顏色的變化，便可知道溫度為何。此溫度計之優點是讀數容易，而缺點則是精確度不足，常用於觀賞用魚缸中，以指示水溫。

溫度計數字溫度計

數字型溫計是利用溫度感測器將（溫度）轉換成數位訊號，然後通過顯示器（如液晶、數碼管、LED矩陣等）顯示以數字形式的溫度，能快速準確地測量人體溫度的最高值，與傳統的水銀體溫計相比，具有讀數字方便，測量時間短，測量精度高,能記憶並有提示音等優點，尤其是數字型溫計不含水銀，對人體及周圍環境無害特別適合於醫院，家庭使用。

溫度計水銀溫度計

灑落出來的汞必須立即用滴管、毛刷收集起來數字型溫計顯示屏信息說明 ，並用水覆蓋（最好用甘油），然後在污染處撒上硫磺粉，無液體後（一般約一周時間）方可清掃。

此溫度計的讀數沒有估讀值。或說讀出數的最後一位是準確值，不用再估讀分度值後面的數字了。