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温度计(Thermometer)介绍

2020.7.21

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(1564~1642)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℉,把纯水凝固时的温度定为32℉,把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉,用℉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℃表示。华氏温度与摄氏温度的关系为

℉=9/5℃ 32,或℃=5/9(℉-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℃至600℃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℃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℃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℃至3000℃以上,不适用于测量低温。

测量温度表
Thermometer

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测量温度的仪表,与普通温度计不同。 是利用物质某种属 性随温度的变化,根据相应的物理定律制成的。温度计种类繁多,适用于不同温度范围和精度要求 。最常见的玻 璃 液体 温度计利用液体(汞,酒精,甲苯等)体积的变化,由毛细管内液面的高度指示温度。玻璃汞温度计的测量范围为- 30~600℃ ,某些有机液体的测温下限可低达-150℃ 。双金属温度计把两种线膨胀系数不同的金属组合在一起,一端固定,当温度变化时,因两种金属的伸长率不同,另一端产生位移,带动指针偏转以指示温度,测温范围为-80 ~ 600℃,缺点是精度不高。采用压强作为温度标志的有 工业上用的压力表式温度计等 。温度计密闭的温泡中充有某种媒质,受热所增加的压力由连接毛细管传到压力计弹簧,弹簧形变使指针偏转以指示温度。工作媒质有气体( 如氮气,氢气 )、蒸气( 氯乙烷,氯甲烷,乙醚)、液体(汞),缺点是精度不高。

热电偶温度计用两种不同材料的金属丝组成热电偶,一端焊接,为工作端,置于被测温度处,另一端为自由端,温度固定,与测量仪表相连,形成闭合回路。当两端温度不同时,回路中出现温差电动势,其大小由待测温度决定。热电偶种类繁多,有的可测3000℃高温,有的可测接近绝对零度的低温。

根据导体电阻随温度的变化规律来测量温度的叫做电阻温度计。铂电阻温度计精度最高达1/10000度,且适用范围宽,是复现国际实用温标的基准温度计。半导体热敏电阻温度计利用半导体器件的电阻随温度变化的律来测温,特点是灵敏度高,用于低精度测量。


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