知冷知热,冰寒火暖,温度是一个无法被人们忽略的客观存在。全世界人类都有一套相同的温度感受系统,这使我们对冷热的感受是基本相同的。
在物理学中,温度是表示物体冷热程度的物理量,于是在描述一个物体是冷是热时,我们要用温度的高低来描述,如果两个物体温度相同,这就说明它们的冷热程度是相同的,比如对于0℃的水和0℃的冰它们的冷热程度就是相同的,你可能会说明明是冰摸起来会更冷一些呀,但这只是因为冰更吸热,让我们感觉更冷了。
就像在质量物理学中,五千克的铁比,五千克的棉花重,是很荒唐的说法一样。类似0℃的冰比0℃的水更冷些的说法也是绝对错误的。记住,只要温度相同,冷热程度就相同。这个例子就告诉我们。感官是不靠谱的。经常会让我们得出错误的结论。那么我们该如何判断温度的高低呢?在两千多年前的中国,炼丹师在炼丹的时候发现,随着温度的升高。炼丹炉中火焰的颜色会经历红橙黄白青的变化。只有待到炉火纯青,温度最高时,金丹方可练成。
不过这种方法只能粗略地判断火焰大致的温度范围。既不适用于日常生活,也很不准确,无法进行科学研究。所以直到温度计被发明出来,温度测量的问题才被真正解决。那么温度计是怎样诞生的呢?早在十六世纪,科学家们就想到了可以利用物体的热胀冷缩效应,让体积来对应温度,这其实就是温度计最初的设计思路。而气体的体积受温度的影响最大。
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。他的第一支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。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,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,他把水的沸点定为零度,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。
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。
比如,融测电子的温湿度计,食品温度计,工业级温湿度计,红外激光测温枪等等一系列检测环境温湿度,空气质量仪器仪表设备。