【第3.02讲】温度计的玄机

【第3.02讲】温度计的玄机

同学们好！欢迎来到物理老师讲物理。上一讲我们聊到物态变化与温度，今天我们就一起探讨测量温度的工具——温度计。

第一个发明温度计的是伽利略，就是在比萨斜塔做铁球落地实验的那位意大利科学家。他利用的是空气热胀冷缩的原理。用水将一段空气封在玻璃管中，随着温度变化，空气热胀冷缩，推动管中的水面升降，反映出温度的高低。虽然这种温度计同时也受大气压的影响，不够稳定，但在当时已经是创举了，结束了人类只能靠感觉来描述温度的历史。

直到今天，我们仍然在用伽利略同样的原理制造温度计。现代常见的温度计有玻璃管温度计、金属温度计和电子温度计等。
玻璃管温度计，是利用液体的热胀冷缩来反映温度的，所用的液体有：酒精、煤油、水银等。

图1：各种玻璃管温度计

金属温度计利用的是金属的热胀冷缩，我们常见的指针式寒暑表就是这种。
电子温度计，通常是数字显示的，生活中应用的也比较广泛了。尤其在2003年，中国“非典”流行的时候，电子体温计大展身手，因为它可以不用接触患者避免了传染，并且非常快，1秒钟就可以完成测体温。

还有一种利用气体热胀冷缩制造的气体温度计，非常精确，但日常比较少见，多用于冶金工业。

图2：指针式温湿度计（金属温度计）；电子温湿度计；红外线体温计

我们平常考试常考的还是玻璃管温度计，实验室常用的温度计、体温表、气温计等都是的。以水银温度计为例：玻璃管与玻璃泡相连通，水银装在玻璃泡内，温度变化通过玻璃泡传导至水银，水银热胀冷缩就会沿着玻璃管移动，水银柱的长短就体现出温度的高低。所以用温度计测液体的温度时，必须把玻璃泡浸没在被测液体中一段时间，既不碰容器底，也不碰容器壁。否则，测出的就不是液体的真实温度。读数时温度计不能离开被测液体，不然水银遇冷收缩就沿玻璃管下降，显示的结果也不是被测液体的真实温度，白忙活了。读数时眼睛的视线要和水银柱的上表面相平，否则不是偏大就是偏小。

刚才已经知道，温度计读数时，温度计不能离开被测物体。如此，测人的体温就成了问题了。因为体温计是夹在腋下的，如果不能离开人体，就无法读数。可如果离开了人体，水银柱要下降，又测不准。怎么解决这个矛盾，你能想到好办法吗？体温计通过一个非常巧妙的设计，解决了这个问题。人们把靠近玻璃泡处的一小段玻璃管做成非常非常细的缩口，当水银遇冷收缩时，水银柱就从缩口处断开了，上面的水银不能流回玻璃泡，读数就被固定下来。这样一来，体温计的水银柱只是热胀时上升，而冷缩时不下降。也正因为这样，我们每次使用前，都要把水银柱给甩下来，不然测量的数值很可能还是前一个人的体温。

图3：水银体温表

我请同学们把体温计和实验室用的温度计，好好比较一下，看还有什么不同没有。张亮同学，比较以后说，他还发现了三点不同：①体温计玻璃管不是圆的，是三角形的；②体温计的量程短，只有35~42℃；分度值更小，是0.1℃；③体温计的玻璃管更细。张亮观察得非常仔细，也非常对。可是他不明白为什么要这么做，背后有些什么道理。

好吧，其实物理就是由这些小道理组成的，这些都弄明白了就是学好了物理。下面，我来一一解答：

①体温计做成三角形的，是为了更便于读数。因为体温计的玻璃管太细，水银柱不容易看清，三角形的玻璃管可以从视觉上放大水银柱，更容易读数。

②体温计是为测人的体温而设计的，人的体温，一般只有35~42℃这么大的范围，超出这个范围人就死了，因此体温计的量程也是35~42℃，多了无用。而分度值更小，是为了满足测量精度的要求，往往体温上下波动零点几度就预示着病情有比较大的变化，所以体温计需要精确到0.1℃。

③玻璃管越细，温度计的精度越高，因为水银的热胀冷缩是很微小的体积变化，如果用很粗的玻璃管，当温度变化0.1℃时，几乎就观察不到水银柱的变化了。

【小结一下】

1.这一讲我们了解了温度计，温度计的种类很多，重点要掌握的还是玻璃管温度计，它是利用水银、酒精或者煤油等材料热胀冷缩的原理，来测量温度的。

2.用温度计测量温度时有3个注意事项：①必须把玻璃泡浸没在被测液体中，既不碰容器底，也不碰容器壁。②读数时温度计不能离开被测液体。③读数时眼睛的视线要和水银柱的上表面相平。

3.体温计的结构比较特殊，与实验室用的温度计有诸多不同。通过两者的比较，找出背后的道理，这是学习物理很重要的方法，在其他问题中也要多想想现象背后的道理。如果有了这种好习惯，想学好物理就简单了。

配套文稿最后的扩展资料，还介绍了温度计的发展简史，伽利略、牛顿、开尔文等众多我们耳熟能详的科学家都对温度计的发展有过重要贡献。你可以了解一下。

【思考题】

听说太阳表面温度约有6000℃，地球中心温度有4000~6800℃，那是用什么温度计测的呢？

下一讲我们将正式开始介绍大自然物态变化的魔法，物理老师讲物理，我们下一讲再见！

【扩展资料】

温度计简史

1592年，意大利科学家伽利略（Galileo Galilei）利用空气热胀冷缩做出了第一支温度计。这个温度计是敞口的，受大气压的影响非常大。

1612年，伽利略的朋友桑托里奥（Santorio Santorio）发明了封闭的温度计。他将伽利略的温度计密封了起来，还是利用空气的热胀冷缩。

1654年，伽利略的赞助人斐迪南（Ferdinando II de' Medici）发明酒精温度计。

1659年，法国科学家布里奥（Ismael Boulliau）发明水银温度计，量程更大，可以同时测沸水和冰水。

1700年，英国科学家牛顿（Isaac Newton）首次在温度计上标注刻度。

1714年，荷兰科学家华伦海特（Daniel Fahrenheit）改进了酒精温度计和水银温度计，并开创了华氏温标。

1742年，瑞典科学家摄尔修斯（Anders Celsius）和施勒默尔（Carolus Linnaeus）设计了摄氏温标。摄尔修斯将沸水的温度定为0度，把冰水的温度定为100度。后来，施勒默尔其颠倒过来，形成了摄氏温标。

1848年，英国科学家开尔文（William Thomson）提出绝对零度概念，开创绝对温标。

1866年，英国医生奥尔巴特（Thomas Clifford Allbutt）发明了15cm长的短管体温计，取代了以往使用的长达30cm、要用20分钟时间才能测得体温的温度计。

【备课手稿】