温度计(thermometer)
温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等。
发明及改进
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。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,
防爆测振仪把玻璃管封闭等。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这样的温度计已具备了现在温度计的雏形。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。他观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合时的温度;经过反复实验与核准最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉把纯水凝固时的温度定为32℉把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉用℉代表华氏温度这就是华氏温度计。
在华氏温度计出现的同时法国人列缪尔(1683~1757)也设计制造了一种温度计。他认为水银的膨胀系数太小不宜做测温物质。他专心研究用酒精作为测温物质的优点。他反复实践发现含有1/5水的酒精在水的结冰温度和沸腾温度之间其体积的膨胀是从1000个体积单位增大到1080个体积单位。因此他把冰点和沸点之间分成80份定为自己温度计的温度分度这就是列氏温度计。?
华氏温度计制成后又经过30多年瑞典人摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度计的刻度他把水的沸点定为0度把水的冰点定为100度。后来他的同事施勒默尔把两个温度点的数值又倒过来就成了现在的百分温度即摄氏温度用℃表示。华氏温度与摄氏温度的关系为
℉=9/5℃+32或℃=5/9(℉-32)。
现在英、美国家多用华氏温度德国多用列氏温度而世界科技界和工农业生产中以及我国、法国等大多数国家则多用摄氏温度。
分类
随着科学技术的发展和现代工业技术的需要测温技术也不断地改进和提高。由于测温范围越来越广根据不同的要求又制造出不同需要的测温仪器。下面介绍几种。
气体温度计多用氢气或氦气作测温物质因为氢气和氦气的液化温度很低接近于绝对零度故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高多用于精密测量。
电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的;半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。?
温差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端另两端与测量仪表连接形成电路。把工作端放在被测温度处工作端与自由端温度不同时就会出现电动势因而有电流通过回路。通过电学量的测量利用已知处的温度就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜——康铜、铁——康铜、镍铭——康铜、金钴——铜、铂——铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温有的能测接近绝对零度的低温。?
高温温度计是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上不适用于测量低温。
指针式温度计是形如仪表盘的温度计也称寒暑表用来测室温是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起且铜片在左铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多因此当温度升高时铜片牵拉铁片向右弯曲指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温);反之温度变低指针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。