熱脹式溫度計(jì)發(fā)展歷史
一些物體具有熱脹冷縮的性質(zhì),當(dāng)溫度不同時(shí),其體積不同,利用此性質(zhì),可以進(jìn)行溫度的測(cè)量。原則上,只要可以根據(jù)溫度不同而呈現(xiàn)某種特性變化的物質(zhì)都可以做成溫度計(jì)。
空氣也會(huì)熱脹冷縮,因此早期的溫度計(jì),是利用空氣來做的??茖W(xué)家們裝置一個(gè)充滿空氣的管子,末端插入水中,當(dāng)氣體溫度變化時(shí)會(huì)造成水面高度的變化,利用水面高度差,就可以算出溫度。
然而這種空氣法測(cè)溫度在實(shí)際使用時(shí)卻出現(xiàn)了問題??諝獾呐蛎浵禂?shù)低,導(dǎo)致最后測(cè)量的溫度精度差,誤差大,并且會(huì)受到外界空氣壓力的影響,因此這種測(cè)量方式最終被拋棄了。
后來,科學(xué)家們想到在密閉空間里進(jìn)行溫度測(cè)量,因此設(shè)計(jì)了密封管,但是放入里邊的是酒精,因?yàn)榫凭呐蛎浵禂?shù)比水高,變化同樣的溫度,酒精體積變化更大,因此最終測(cè)量的結(jié)果也會(huì)更精確。但是科學(xué)家們?nèi)匀幻媾R一個(gè)問題:酒精不穩(wěn)定,溫度的變化造成的酒精體積變化是動(dòng)蕩的,不確定,因此測(cè)量的溫度誤差也較大,結(jié)果也不穩(wěn)定,因此人們想找一種更穩(wěn)定的物質(zhì)來替代酒精。
來自荷蘭的科學(xué)家丹尼爾華倫海特嘗試用水銀替代酒精作為溫度計(jì)的主物質(zhì),因?yàn)樗y比酒精更加穩(wěn)定,當(dāng)溫度上升或者下降時(shí),水銀的溫度變化更加可靠。另外,與水相比,水銀的膨脹系數(shù)也大于水,可以呈現(xiàn)出不小的體積變化,因此最終體溫計(jì)使用水銀來設(shè)計(jì)。