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。
最早的温度计是在
1593年由意大利科学家
伽利略发明的。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。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°F,把纯水凝固时的温度定为
32°F,把标准大气压下水沸腾的温度定为
212°F,用
F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
°C表示。华氏温度与摄氏温度的关系为
°F=
9/5°C+32,或
°C=
5/
9(°F-
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。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°C至
600°C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°C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°C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°C至
3000°C以上,不适用于测量低温。
热力学温度 |
热力学温标是在热力学第二定律的基础上建立起来的最为科学的温标,过去也叫做开氏温标或绝对温标。由热力学温标定义的温度叫热力学温度。热力学温度的单位是开尔文,简称开,符号是K。热力学温度是以水的三相点来定义的,规定水的三相点的温度为273.16开。水的三相点是水、水蒸气和冰共存的状态。在标准大气压下,水的冰点实际上是水、冰、空气的一种混合状态,水的冰点的温度是273.15开,即冰点比水的三相点的温度低0.01开。摄氏温度以冰点为零度。
热力学温度单位开尔文是国际单位制的七个基本单位之一。摄氏度也是国际单位制中的单位,摄氏度与开尔文所表示的温度间隔相等,摄氏温度t与热力学温度T的换算关系是
t = T-273.15℃。
体温计 |
玻璃体温计 准确稳定但读数费事易破碎 据计量专家介绍,最常见的体温计是玻璃体温计,它可使随体温升高的水银柱保持原有位置,便于使用者随时观测。由于玻璃的结构比较致密,水银的性能非常稳定,所以玻璃体温计具有示值准确、稳定性高的特点,还有价格低廉、不用外接电源的优点,深受人们特别是医务工作者的信赖。 但玻璃体温计的缺陷也比较明显:易破碎,存在水银污染的可能,测量时间比较长,对急重病患者、老人、婴幼儿等使用不方便,读数比较费事等。 电子式体温计 携带方便读数清晰准确度稍低 随着科学技术的发展,目前已经出现很多类型的新式体温计。电子式体温计利用某些物质的物理参数(如电阻、电压、电流等)与环境温度之间存在的确定关系,将体温以数字的形式显示出来,读数清晰,携带方便。其不足之处在于示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响,不如玻璃体温计。 耳式体温计 非接触式测量适合婴幼儿 体温计一般在腋下、口腔、直肠等处使用,使用中人们普遍感觉不方便或不舒服。耳式体温计是通过测量耳朵鼓膜的辐射亮度,非接触地实现对人体温度的测量,几秒钟就可得到测量数据,非常适合急重病患者、老人、婴幼儿等使用。但在使用初期,使用者由于不太熟悉这种体温计的操作方法,可能会得到几个不同的测量数据,一般来讲实测最大值即是所要数据。使用者熟悉后会比较满意这种体温计。 不断发展的新技术又带来了一种非常奇特的体温计,可以叫片式体温计或点阵式体温计。这种体温计只有名片大小,价格不高,体积较小,便于携带和储存,本身污染非常小,特别适用于医疗机构,可以一次性使用,避免交叉感染。 专家指点 数字体温计使用须知 专家介绍说,很多数字温度计、耳温计以前是以保健用品和礼品的形象出现,一直未受到国家有关部门严密有效的监督管理。 如果想选用数字、耳式等体温计,应该注意以下几个方面:一、由于体温测试要求比较严,一般要求体温计的示值误差为±0.1℃,消费者所选购体温计的准确度必须满足此项要求;二、仔细阅读使用说明书,注意操作要点。在开始使用时可以与玻璃体温计对比使用,以确定使用方法是否正确;三、采用腋下测量方式时,一定要用力夹紧,保证体温计与人体充分接触。采用口腔测量方式时,一定要将体温计放在舌下,稍用力压住,测量后必须清洗消毒;四、无论选用哪一种体温计,最好一人一支,以避免交叉感染。
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