熱力學(xué)傳奇之二:在溫度計這個問題上,牛頓起了很大的作用

不過當(dāng)時正處在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的前夜,新奇的世界在吸引著伽利略,他沒有時間去改進溫度計,他的學(xué)生斐迪南接過了這個接力棒,改進了溫度計。

斐迪南研制出了世界上第一支酒精溫度計。首先往玻璃球里注適量酒精,再加熱玻璃球,用酒精蒸氣趕跑玻璃管中的空氣,然后迅速把玻璃管口封死。

斐迪南的改進非常重要,雖然當(dāng)時還不了解氣體壓強和體積的關(guān)系,但是斐迪南天才地排除了氣體壓強的影響,正式的溫度計就出現(xiàn)了。

不過裴迪南百密一疏,錯誤地選擇了酒精作為液體,而酒精的沸點是小于水的沸點的,就是說斐迪南溫度計不能測量開水的溫度,測量開水溫度時,酒精已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化為氣體,溫度計內(nèi)模糊一片,什么都看不清楚。

還有什么液體比水的沸點高呢?法國天文學(xué)家想到了水銀,于是和現(xiàn)代溫度計幾乎完全相同的水銀溫度計誕生了。

為什么說幾乎完全相同呢?而不是完全相同呢?因為這時溫度計還缺少外面的刻度。

無所不能的牛頓

這個問題就需要牛頓出場解決了,作為千古第一人牛爵爺可謂是無所不能,在提出牛頓冷卻定律的時候,也提出了溫度計的定點法,開爾文爵士曾說過“根據(jù)艾薩克.牛頓爵士的建議,按照溫度對于某一特殊物質(zhì)或幾種特殊物質(zhì)的特殊效應(yīng),擇定兩個定點,稱其溫度差為一個單位,或依所需劃分為若干單位或度”。

牛頓爵士把冰雪融化的溫度定為零度,把人體溫度定為12度,這樣溫度計的已經(jīng)大體完成了。

荷蘭人華倫海特綜合了前人的實踐和理論。經(jīng)過反復(fù)實驗與核準,最后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉,把純水凝固時的溫度定為32℉,把標準大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉,用℉代表華氏溫度,這就是華氏溫度計。

攝爾修斯在1742年提出以水沸點(標準大氣壓下水和水蒸氣之間的平衡溫度)為100度,以冰點(標準大氣壓下冰和被空氣飽和的水之間的平衡溫度)為零度作為溫標的兩個固定點。這就是攝氏溫標。

華氏溫度計和攝氏溫度計是完全等價的,只是數(shù)值不同。

溫度計

到此為止,溫度計已經(jīng)和現(xiàn)代玻璃汞溫度計完全相同。

隨著測溫技術(shù)的發(fā)展,人們早就不使用玻璃汞溫度計作為定義溫標的內(nèi)插儀器了。現(xiàn)在已經(jīng)有了氣體溫度計、電阻溫度計、電偶溫度計等等,溫度計家族也越來越龐大,而且也已經(jīng)不再使用冰點作為零度。1954年第10屆國際計量大會決定采用水三相點一個固定點來定義溫度的單位,冰點已不再是溫標的定義固定點了。

現(xiàn)在溫度的劃分與計量已經(jīng)解決了,可是溫度的本質(zhì)是什么,這個問題還沒有解決。

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