温度计的前世今生(2)
1665年,荷兰物理学家、天文学家与数学家惠更斯,也提议把水的冰点和沸点作为两个固定点,以使温度计标准化。同年,英国物理学家与化学家波义耳,根据他在1662年发现的波义耳定律指出了气体温度计不准的原因及其他缺点。其后,人们大多转向研制使用其他介质作为测温物质的温度计。1672年,法国发明家休宾在巴黎发明了第一个不受大气压影响的空气温度计。![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-7-l.jpg)
有确切历史记载的温标,1779 年有19种,到了19世纪末,超过30种,温度计的种类更是不计其数。
法国物理学家阿蒙东最先指出,测温液体是呈有规则膨胀的,也最先指出气温“有绝对零度存在”。1703年,他制成了一支比较实用的空气温度计。
“按需改进”的温标
温标是为了保证温度量值的统一和准确而建立的一个用来衡量温度的标准尺度(例如定点、刻度及刻度间隔等)。伽利略发明气体温度计之后,科学家们围绕温度计的测温物质、温标进行了不断的研究,使它更加准确、方便和实用,也进一步充实了计温学的研究内容。以下简要介绍5种著名的温标。
, 百拇医药
一种“经验温标”—“华氏温标”
在1709~1714年间,物理学家、发明家、仪器制造商与玻璃工华伦海特,把冰、水和氯化铵的混和物平衡温度定为0°F,人体温度定为96°F(如以今天人的平均标准体温37℃计算,应为98.6°F),其间分为96格,每格为1°F。1724年,他又把水的沸点定为212°F;遗憾的是,他没有把冰的熔点定为0°F,而是定为32°F。这就是目前欧美的一些国家,以及中国香港、澳门等地区还在普遍使用的著名的“华氏温标”。它是一种用实验方法或经验公式确定的“经验温标”。1709年,华伦海特还发明了酒精温度计。此外,他还发明了在填充工作物质水银的时候的净化方法,在1714年制成了世界上第一支实用的水银温度计。
为什么华伦海特要把冰点定为“奇怪”的32°F、沸点定为 212°F呢?一种牵强的解释是,他觉得这样设定的好处是,可以在水从结冰到沸腾之间划分180等分,然后又可以让人的体温尽可能接近 100°F(实际是98.6°F)。事实上,人们迄今没有弄清他这样设定的真正原因。
, 百拇医药
以水为“标准”的两种温标—“列氏温标”和“摄氏温标”
1730年,法国博物学家、物理学家、昆虫学家和发明家列奥缪尔研制了一种酒精温度计,把水的冰点定为0°R,水的沸点定为80°R,其间分为80格,每格为1°R。这就是著名的“列氏温标”。
列氏温标仅在法国和德国的部分场合使用。
1742年,瑞典物理学家和天文学家摄尔修斯制成的一种水银温度计,则是把水的沸点与冰的熔点分别定为0℃和100℃,其间分为100格,每一格为1℃。这就是著名的“摄氏温标”。1743年,克里森指出,這种温标的定点不符合越热的物体温度越高的习惯。摄尔修斯辞世一年后的1745年,他生前的同事—卡尔·冯·林奈,把冰点与沸点的度数颠倒(即水的沸点与冰的熔点分别定为100℃和0℃)过来,这就是现在还在使用的摄氏温标。不过,另有人说,这一“颠倒”工作是摄尔修斯的另一位同事—他的继任者马丁·斯特劳莫尔在1750年做的。
, http://www.100md.com
上述3种温标,都是初级的原始温标。它们的缺点有三:温度值仅在两个定点是准确的,其余各点都不准确;定义范围有限—例如水银温度计的测量范围为-38.87℃~+356.9℃;都要依赖含有测温物质(例如水或水银)的温度计。那么,能否找到一种不依赖于温度计的温标呢?能—下面的第4种温标,就克服了这些缺点。![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-8-l.jpg)
▲ 纪念摄尔修斯发明摄氏温标的邮票:瑞典1982年发行
甩开含测温物质的温度计的温标—“热力学温标”
1848年,英国物理学家威廉·汤姆森即开尔文勋爵,提出了“热力学温标”。他还在1854年指出,只需选用一个固定点的数值,这种温标就完全确定了,这个点就是“绝对零度”。然而,在实际建立热力学温度单位的时候,考虑到历史传统和当时的技术条件,他不得不沿用摄尔修斯的0~100℃的间隔作为100个温度间隔,即每个间隔为1个开氏度(1°K)。这就是至今还在科学研究中被普遍使用的“开尔文温标”,简称“开氏温标”,也称“理想气体温标”“热力学绝对温标”等。开氏温标的特点是,与物体的任何性质无关,热力学温度只与热量有关。开氏温标的优点是,不受测温物质的影响,解除了测温物质因为凝固和汽化而受到的限制。![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-9-l.jpg)
, 百拇医药
▲ 黄子卿![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-10-l.jpg)
▲ 开尔文![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-11-l.jpg)
▲ 兰金
1927年,第七届国际计量大会(简称CGPM)考虑到准确和简便,决定采用开氏温标作为最基本的温标。1934年,中国著名化学家、化学教育家黄子卿在美国麻省理工学院(简称MIT)留学期间,测定了水的三相点为0.00981±0.00005℃(约0.01℃)。1954年,第10届CGPM决定,把这一温度作为热力学温标的单一定点,并在数量上规定为273.16°K。, 百拇医药(陈仁政)
![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-7-l.jpg)
有确切历史记载的温标,1779 年有19种,到了19世纪末,超过30种,温度计的种类更是不计其数。
法国物理学家阿蒙东最先指出,测温液体是呈有规则膨胀的,也最先指出气温“有绝对零度存在”。1703年,他制成了一支比较实用的空气温度计。
“按需改进”的温标
温标是为了保证温度量值的统一和准确而建立的一个用来衡量温度的标准尺度(例如定点、刻度及刻度间隔等)。伽利略发明气体温度计之后,科学家们围绕温度计的测温物质、温标进行了不断的研究,使它更加准确、方便和实用,也进一步充实了计温学的研究内容。以下简要介绍5种著名的温标。
, 百拇医药
一种“经验温标”—“华氏温标”
在1709~1714年间,物理学家、发明家、仪器制造商与玻璃工华伦海特,把冰、水和氯化铵的混和物平衡温度定为0°F,人体温度定为96°F(如以今天人的平均标准体温37℃计算,应为98.6°F),其间分为96格,每格为1°F。1724年,他又把水的沸点定为212°F;遗憾的是,他没有把冰的熔点定为0°F,而是定为32°F。这就是目前欧美的一些国家,以及中国香港、澳门等地区还在普遍使用的著名的“华氏温标”。它是一种用实验方法或经验公式确定的“经验温标”。1709年,华伦海特还发明了酒精温度计。此外,他还发明了在填充工作物质水银的时候的净化方法,在1714年制成了世界上第一支实用的水银温度计。
为什么华伦海特要把冰点定为“奇怪”的32°F、沸点定为 212°F呢?一种牵强的解释是,他觉得这样设定的好处是,可以在水从结冰到沸腾之间划分180等分,然后又可以让人的体温尽可能接近 100°F(实际是98.6°F)。事实上,人们迄今没有弄清他这样设定的真正原因。
, 百拇医药
以水为“标准”的两种温标—“列氏温标”和“摄氏温标”
1730年,法国博物学家、物理学家、昆虫学家和发明家列奥缪尔研制了一种酒精温度计,把水的冰点定为0°R,水的沸点定为80°R,其间分为80格,每格为1°R。这就是著名的“列氏温标”。
列氏温标仅在法国和德国的部分场合使用。
1742年,瑞典物理学家和天文学家摄尔修斯制成的一种水银温度计,则是把水的沸点与冰的熔点分别定为0℃和100℃,其间分为100格,每一格为1℃。这就是著名的“摄氏温标”。1743年,克里森指出,這种温标的定点不符合越热的物体温度越高的习惯。摄尔修斯辞世一年后的1745年,他生前的同事—卡尔·冯·林奈,把冰点与沸点的度数颠倒(即水的沸点与冰的熔点分别定为100℃和0℃)过来,这就是现在还在使用的摄氏温标。不过,另有人说,这一“颠倒”工作是摄尔修斯的另一位同事—他的继任者马丁·斯特劳莫尔在1750年做的。
, http://www.100md.com
上述3种温标,都是初级的原始温标。它们的缺点有三:温度值仅在两个定点是准确的,其余各点都不准确;定义范围有限—例如水银温度计的测量范围为-38.87℃~+356.9℃;都要依赖含有测温物质(例如水或水银)的温度计。那么,能否找到一种不依赖于温度计的温标呢?能—下面的第4种温标,就克服了这些缺点。
![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-8-l.jpg)
▲ 纪念摄尔修斯发明摄氏温标的邮票:瑞典1982年发行
甩开含测温物质的温度计的温标—“热力学温标”
1848年,英国物理学家威廉·汤姆森即开尔文勋爵,提出了“热力学温标”。他还在1854年指出,只需选用一个固定点的数值,这种温标就完全确定了,这个点就是“绝对零度”。然而,在实际建立热力学温度单位的时候,考虑到历史传统和当时的技术条件,他不得不沿用摄尔修斯的0~100℃的间隔作为100个温度间隔,即每个间隔为1个开氏度(1°K)。这就是至今还在科学研究中被普遍使用的“开尔文温标”,简称“开氏温标”,也称“理想气体温标”“热力学绝对温标”等。开氏温标的特点是,与物体的任何性质无关,热力学温度只与热量有关。开氏温标的优点是,不受测温物质的影响,解除了测温物质因为凝固和汽化而受到的限制。
![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-9-l.jpg)
, 百拇医药
▲ 黄子卿
![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-10-l.jpg)
▲ 开尔文
![](/images/paper/1002-9567/202011/20201102-11-l.jpg)
▲ 兰金
1927年,第七届国际计量大会(简称CGPM)考虑到准确和简便,决定采用开氏温标作为最基本的温标。1934年,中国著名化学家、化学教育家黄子卿在美国麻省理工学院(简称MIT)留学期间,测定了水的三相点为0.00981±0.00005℃(约0.01℃)。1954年,第10届CGPM决定,把这一温度作为热力学温标的单一定点,并在数量上规定为273.16°K。, 百拇医药(陈仁政)