知冷知熱,冰寒火暖,溫度是一個(gè)無(wú)法被人們忽略的客觀存在。全世界人類都有一套相同的溫度感受系統(tǒng),這使我們對(duì)冷熱的感受是基本相同的。
在物理學(xué)中,溫度是表示物體冷熱程度的物理量,于是在描述一個(gè)物體是冷是熱時(shí),我們要用溫度的高低來(lái)描述,如果兩個(gè)物體溫度相同,這就說(shuō)明它們的冷熱程度是相同的,比如對(duì)于0℃的水和0℃的冰它們的冷熱程度就是相同的,你可能會(huì)說(shuō)明明是冰摸起來(lái)會(huì)更冷一些呀,但這只是因?yàn)楸鼰?,讓我們感覺更冷了。
就像在質(zhì)量物理學(xué)中,五千克的鐵比,五千克的棉花重,是很荒唐的說(shuō)法一樣。類似0℃的冰比0℃的水更冷些的說(shuō)法也是絕對(duì)錯(cuò)誤的。記住,只要溫度相同,冷熱程度就相同。這個(gè)例子就告訴我們。感官是不靠譜的。經(jīng)常會(huì)讓我們得出錯(cuò)誤的結(jié)論。那么我們?cè)撊绾闻袛鄿囟鹊母叩湍??在兩千多年前的中?guó),煉丹師在煉丹的時(shí)候發(fā)現(xiàn),隨著溫度的升高。煉丹爐中火焰的顏色會(huì)經(jīng)歷紅橙黃白青的變化。只有待到爐火純青,溫度最高時(shí),金丹方可練成。
不過(guò)這種方法只能粗略地判斷火焰大致的溫度范圍。既不適用于日常生活,也很不準(zhǔn)確,無(wú)法進(jìn)行科學(xué)研究。所以直到溫度計(jì)被發(fā)明出來(lái),溫度測(cè)量的問(wèn)題才被真正解決。那么溫度計(jì)是怎樣誕生的呢?早在十六世紀(jì),科學(xué)家們就想到了可以利用物體的熱脹冷縮效應(yīng),讓體積來(lái)對(duì)應(yīng)溫度,這其實(shí)就是溫度計(jì)最初的設(shè)計(jì)思路。而氣體的體積受溫度的影響最大。
最早的溫度計(jì)是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略(1564~1642)發(fā)明的。他的第一支溫度計(jì)是一根一端敞口的玻璃管,另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時(shí)先給玻璃泡加熱,然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化,玻璃管中的水面就會(huì)上下移動(dòng),根據(jù)移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計(jì),受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大,所以測(cè)量誤差大。
后來(lái)伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家,在這個(gè)基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn),如把玻璃管倒過(guò)來(lái),把液體放在管內(nèi),把玻璃管封閉等。比較突出的是法國(guó)人布利奧在1659年制造的溫度計(jì),他把玻璃泡的體積縮小,并把測(cè)溫物質(zhì)改為水銀,這樣的溫度計(jì)已具備了現(xiàn)在溫度計(jì)的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精,在1714年又利用水銀作為測(cè)量物質(zhì),制造了更精確的溫度計(jì)。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時(shí)的溫度、鹽水和冰混合時(shí)的溫度;經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)與核準(zhǔn),最后把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為0℉,把純水凝固時(shí)的溫度定為32℉,把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉,用℉代表華氏溫度,這就是華氏溫度計(jì)。
在華氏溫度計(jì)出現(xiàn)的同時(shí),法國(guó)人列繆爾(1683~1757)也設(shè)計(jì)制造了一種溫度計(jì)。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小,不宜做測(cè)溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測(cè)溫物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。他反復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),含有1/5水的酒精,在水的結(jié)冰溫度和沸騰溫度之間,其體積的膨脹是從1000個(gè)體積單位增大到1080個(gè)體積單位。因此他把冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間分成80份,定為自己溫度計(jì)的溫度分度,這就是列氏溫度計(jì)。
華氏溫度計(jì)制成后又經(jīng)過(guò)30多年,瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)了華倫海特溫度計(jì)的刻度,他把水的沸點(diǎn)定為零度,把水的冰點(diǎn)定為100度。后來(lái)他的同事施勒默爾把兩個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)值又倒過(guò)來(lái),就成了現(xiàn)在的百分溫度,即攝氏溫度,用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為
℉=9/5℃+32,或℃=5/9(℉-32)。
現(xiàn)在英、美國(guó)家多用華氏溫度,德國(guó)多用列氏溫度,而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,以及我國(guó)、法國(guó)等大多數(shù)國(guó)家則多用攝氏溫度。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要,測(cè)溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測(cè)溫范圍越來(lái)越廣,根據(jù)不同的要求,又制造出不同需要的測(cè)溫儀器。
比如,融測(cè)電子的溫濕度計(jì),食品溫度計(jì),工業(yè)級(jí)溫濕度計(jì),紅外激光測(cè)溫槍等等一系列檢測(cè)環(huán)境溫濕度,空氣質(zhì)量?jī)x器儀表設(shè)備。