温度计进化简史 温度计是谁发明的( 二 )
目前,世界上使用最广泛的温标系统是由瑞典人安德斯·摄尔修斯建立的 。他一生主要在乌普萨拉大学从事天文学研究,但他因参与温度测量而闻名 。1742年,珀尔修斯在《温度计上两个固定点的观察》一文中描述了他的温标系统 。这个温标把标准大气压下水的冰点和沸点划分为100度,但当时他采用了冰点100度,沸点0度的方案,以避免低温的负面结果 。
瑞典为纪念珀尔修斯发行的信息资源网络邮票
然而,这种方案与人们的习惯相悖 。1745年,也就是英仙座的后年,他的同事瑞典植物学家卡尔·林奈颠倒了冰点和沸点的度数 。这是我们现在使用的摄氏温标 。然而,也有人说是珀尔修斯的继任者马丁·斯特罗姆做了这种逆转 。无论如何,这个百分位温标的创始人是珀尔修斯 。为了纪念他,摄氏温标的单位记为摄氏度 。很明显,1℅≠1℃是用绝对值来衡量的,因为摄氏刻度的100份是华氏刻度的180份,两者之间有如下换算关系:F=(9C/5)+32 。
华氏温标和摄氏温标都依赖于温度计,或者像水银这样的测温物质 。你能找到一个不依赖温度计的温标系统吗?当然可以 。1848年,英国物理学家威廉·汤姆孙(后来的开尔文勋爵)建立了一个新的温标——绝对温标,单位为k,这个温标只有一个参考点,那就是绝对零度,也就是极寒的状态 。原子和分子的热运动都消失了,相当于摄氏零下273.15度,其除法区间与摄氏标度相同,所以两者之间的换算关系为:T(K)=t(℃)+273.15 。
2015年7月20日,新疆吐鲁番,霍焰景区巨型电子温度计上显示的适时地表温度接近65℃
温度计传入中国
清朝康熙年间,在华传教士首次将温度计相关知识引入中国 。1664年,比利时的耶稣会传教士南怀仁把他的温度计画成了灵台的样子 。灵台就是天文台,当时的地址就是今天北京建国门西南侧的古天文台 。
1671年,费迪南德·韦尔比斯特(ferdinand verbiest)完成了《气体检定图鉴》,该图鉴集中论述了温度计的制造、使用和原理 。他制作的温度计是一个U形玻璃管立在木架上 。U形管的左上端连接有玻璃球,右上端开口 。U形管装满水,直到水平高度(比如烧酒) 。当玻璃球内的气体在外界温度的影响下膨胀或收缩时,液体会在U型管的右臂或左臂上升,左右臂旁有刻度指示温度 。显然,这是一种气体温度计 。由于费迪南德·南怀仁(ferdinand verbiest)在校准理论中采用了“天地三畴”的错误理论,且未能及时吸收欧洲现有的实验研究,所以这种温度计不具备实际测量功能 。
费迪南·韦尔比斯特制造的温度计
在费迪南德·南怀仁(ferdinand verbiest)之后,很可能是来华的法国耶稣会士布维(Joachim Bouvet)留下了一部手稿《验气量热论》,这部手稿现藏于梵蒂冈图书馆 。中国科学技术大学史云礼教授推测,这可能是他给康熙帝讲解西方科学的讲义之一 。在这份讲义中,不仅介绍了德国的奥托·冯·格里克和英国的罗伯特·波义耳在温度计研究方面的新进展,而且还对新旧温度计进行了比较 。其中,旧温度计是气体温度计,新温度计是斐迪南二世发明的水银温度计 。
引进和传播西方知识的过程是非常复杂的 。一方面,我们不能高估清初传教士与皇帝的互动 。温度计、气压计等 。康熙年间引入故宫的,雍正、乾隆至今不解,因为早些年的那些器械早已束之高阁 。另一方面,我们也不能低估好学的人吸收和模仿的能力 。比如清初的黄鹿庄,在扬州时,“因太溪几何比例,转而研究机轴”,做了许多奇怪的装置,其中就有“温度计” 。黄露庄制作温度计的知识很可能来自西学,至于它的流传,无从考证 。
最后,随着科技的发展和实际测温条件的需要,诞生了多种温度计,大致可以分为接触式和非接触式 。在接触式温度计中,有类似水银温度计的膨胀温度计,以及利用电阻随温度变化的热电阻温度计 。在非接触式温度计中,有利用物体的热辐射来测量温度的辐射温度计,以及利用红外辐射来引起部件温度变化的红外温度计等 。■
【温度计进化简史 温度计是谁发明的】
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