测温技术的发展与温度计的发明

第一台测量温度的科学仪器是伽利略于1593年发明的,该测温器由一个颈部极细的玻璃长颈瓶、碗和水制成。长颈瓶中装有一半带颜色的水,倒过来放在碗里,碗里也盛有带同样颜色的水。随着温度的变化,瓶中所包含的空气便收缩或膨胀,颈中的水柱就会上升或下降。

1631年,法国化学家詹·雷伊(J. Rey)对伽利略测温器进行了改进,他将测温器的长颈瓶再倒过来(即正摆),用水的膨胀来表示冷热程度。但管子未封口,因为水的蒸发会产生误差。在雷伊之后约25年,意大利佛罗伦萨的院士们用蜡封了管口,在玻璃泡里装上酒精,并把刻度附在玻璃管上,这样的结构已接近后来的温度计。1659年,巴黎天文学家博里奥(I. Boullian)制造了第一支用水银作测温质的温度计。

以后,温度计的制作和改进主要从两方面进行:第一,为了定出温标,需要确定“定点”,为此人们对冰和其他物质的熔解和凝固温度进行研究,并发现了在一定条件下,这些温度是恒定不变的。第二,需找出合适的测温质,这促进了人们对物体热膨胀的研究。

佛罗伦萨院士们选严寒时下雨或结冰的气温与牛或鹿的体温为定点,他们还发现冰的熔点是不变的。1688年,道伦斯(Dolence)提出用冰冻时的温度和黄油熔解的温度为定点温度。

1702年,阿蒙顿(G. Amontons)改进了伽利略测温器,他将一个球连接到一个U型管上,管中装有水银,并保持球内空气的容积不变,用U型管两臂水银面的高度差来测量球内空气的温度,用水的沸点和冰的熔点作为定点。

法国的勒奥默(R. A. E. Reaumur,1683—1757)长期致力于酒精温度计的研究。他发现酒精(和的水混合)的体积若在水的冰点时为1 000单位,则到达水的沸点时将变为1 080单位。1730年,他制作的酒精温度计取水的冰点为零度(0 °R)、水的沸点为80 °R,在这两个定点中间分成80等分。勒氏温标曾较多地在德国被采用。

1742年,瑞典天文学家摄尔修斯(A. Celsius,1701—1744)用水银作测温质,采用百分刻度法,以水的沸点为0 ℃,冰的熔点为100 ℃。8年后他把两定点对调,确立了摄氏温标。应该指出,此处所说的摄氏温标只是旧摄氏温标。今天科学界和计量界所说的摄氏温标是以热力学第二定律来定义的,和摄尔修斯的定义完全不同,只是在某些范围内有相似的取值。