温度计的前世今生

早在先秦时期，古人就会利用装水的瓶子来观察温度变化。在金属冶炼或烧制陶瓷的过程中，历代工匠都会以火焰颜色来判断炉内温度的高低。但这都只是经验感知，无法精确测量。

运城市盐湖区一家药店中各式各样的体温计记者 刘亚 摄

伽利略气温计：世界上第一支温度计

在温度计发明之前，了解病人热度的工具只有手。那时，医学上已经知道病人的病情和他身体的冷热相关，但如果碰巧那天医生也有轻微发热，或是刚刚摸了比较凉的物体，就会出现不准确的结果。所以，伽利略想发明一个可以测量热度的工具。1593年，伽利略最早将空气的热胀冷缩现象应用到温度计的发明中。

原理：当被测的物质（空气）与玻璃泡接触的时候，玻璃管内上方的空气就会因为热胀冷缩而发生体积变化，使有色液柱相应地上升或下降。参照玻璃管上标明的一些数字，就能测出该物质的具体温度。这就是世界上第一支标有刻度的温度计——气体温度计。

主要存在的问题：气体的体积不仅受到温度的影响，还受到大气压的影响。而此时，人们还不知道气压的存在，因此伽利略气温计并不准确，测量误差较大，但伽利略没能解决这个问题。

第一次改进：蛇形温度计问世

1611年，伽利略的学生桑克托留斯在第一支气温计的基础上进行了改进。现在看起来，改进后的温度计非常古怪。他将气温计的直管改成了一个蛇形弯管，将玻璃泡体积缩小，以便塞到病人的嘴巴里。他还在玻璃弯管上面刻了大约110个刻度来指示温度的变化，用于测体温。这就是世界上最早的体温计。

原理：仍然是空气的热胀冷缩，变细、变长的玻璃管可以使测量精确度更高，而弯管更方便使用和读数。

主要存在的问题：仍然没有摆脱大气压的影响，因此测量也不准确；而且，当时还没有出现温度的统一衡量标准。

改进的方向：摆脱大气压的影响（将气体换成液体），更小巧，携带更方便。

第一支液体温度计：从水到酒精的变化

1650年，意大利的费迪南首先选择水做液体温度计，但存在两个问题：一是水的熔沸点决定了以水做的温度计的测量范围较小（0~100℃）；二是水有一个特殊性质，即在4℃时密度最大、体积最小，也就意味着水在0~4℃时是热缩冷胀的“反膨胀”现象，因此在4℃以下测量就不准了，还会将玻璃外壳撑爆。

费迪南尝试了多种液体，最后选择了简单易得的酒精。因为酒精的凝固点要低得多，且热胀冷缩现象很明显。但是，酒精温度计也存在问题：酒精的沸点为78℃，凝固点-117℃（测量范围为-117~78℃），因此酒精温度计虽然能在低温下使用，但是不能测量超过78℃的物体，如开水的温度。

原理：液体的热胀冷缩。

主要存在的问题：测量范围不够大。

改进的方向：使用沸点更大的、热胀冷缩现象明显的液体。

第一支水银温度计：现代温度计的雏形

1659年，法国天文学家布里奥利用水银沸点较高的特性，制作了第一支水银温度计，测量范围为-39~357℃。这样的温度计已具有现代温度计的雏形。

原理：液体的热胀冷缩。

主要存在的问题：有一定的测量范围，下限较高，不适合在较冷的地区使用；水银有挥发性，且有毒性。

现代测温技术：温度计的大发展

随着科技的发展，各种各样的温度计层出不穷，比如热电偶温度计、红外测温仪。而这一切都是从伽利略气温计慢慢发展而来的，相信在未来，还会有更多种类的温度计来让我们的生产和生活更加便利。

原理：温度计已经不再依靠热胀冷缩现象，而是由温度变化引起其他量（如电阻等）的变化，再通过数据处理，呈现温度值的变化。

（《陕西科技报》）