最近天氣是越來越熱了，一看墻上掛的溫度計(jì)顯示為 35 攝氏度，這就需要打開空調(diào)降溫，過一會(huì)兒后溫度下降了，溫度計(jì)顯示溫度為 25 攝氏度。
我們會(huì)根據(jù)溫度來穿衣，還會(huì)根據(jù)溫度來判斷身體是否健康，可以說我們時(shí)刻都在關(guān)注溫度。
但是關(guān)于溫度我們時(shí)常也有很多疑問，例如說溫度的單位有攝氏度，華氏度以及開爾文，還有各種溫度計(jì)直接就是測(cè)量的溫度嗎，溫度到底是什么，今天就一起來了解那些關(guān)于溫度的秘密。
溫度是什么
溫度就是物體冷熱程度的物理量，但是它又區(qū)別于其它的物理量單位，例如說速度通過肉眼就能看到快慢，面積通過肉眼能看到大小，而溫度則需要通過人體的感受才能得到結(jié)果。
在太陽底下溫度高，我們就會(huì)感覺到熱，而在沒有太陽的下雨天溫度低，則會(huì)感覺到冷，還有靠近火源溫度高就會(huì)熱，在日常生活中還有很多這樣的例子，這說明溫度與熱有著直接的關(guān)系。
而實(shí)際上，熱就是一種能的形式，物質(zhì)吸收熱能就會(huì)變熱，例如燒開水，當(dāng)水吸收到了熱能后就會(huì)隨溫度升高而變熱，反之，當(dāng)物質(zhì)失去熱能后就會(huì)變冷，如將水放入冰箱中，當(dāng)溫度下降水失去熱能就會(huì)變冷。
所以說，溫度是物體內(nèi)部熱能的一種表現(xiàn)形式，熱能的大小就直接決定了溫度的高低。
溫度單位
在日常生活中，我們常使用的溫度單位就是攝氏度，我們還偶爾能聽到另一個(gè)溫度單位那就是華氏度，以及國際溫度單位開爾文，這三種溫度單位之間到底有什么區(qū)別呢。
攝氏度（℃）是由瑞典人攝爾修斯提出并命名的，它是以水為測(cè)溫物質(zhì)，并將水的冰點(diǎn)定為 0 度，沸點(diǎn)定為 100 度，將這兩個(gè)固定溫度之間分為 100 等分，每一等分就是 1 攝氏度。
華氏度（℉）是以水銀溫度計(jì)發(fā)明人華倫海特姓名所命名的，它是以冰水與氯化銨作為測(cè)溫物質(zhì)，將水的冰點(diǎn)定為 32 度，沸點(diǎn)定為 212 度，將這兩個(gè)固定溫度之間分為 180 等分，每一等分就是 1 華氏度。
華氏度換算成攝氏度的公式是：（華氏度-32）/1.8，這樣的溫度標(biāo)準(zhǔn)使用并不方便，所以目前也只有巴哈馬，帕勞等少數(shù)幾個(gè)國家還在使用華氏度。
開爾文（K) 是國際溫度單位，它是將水的沸點(diǎn)定為 373.15K，冰點(diǎn)定為 273.15K，并作為計(jì)算起點(diǎn)的溫度，也就是 273.15K 與常使用的 0 攝氏度相等，所以與我們常使用的攝氏度就是相差 273.15 度，如 5 攝氏度換算成卡爾文溫度就是 273.15+5。
還有蘭氏度和列氏度，這兩種都已廢棄不用了。
溫度計(jì)的歷史
人類很早就開始探索測(cè)量溫度的辦法，雖然那時(shí)候并不知道溫度是什么，卻可以用身體去感受（主要是冷暖），植物的生長情況以及環(huán)境的冷熱變化來定義溫度，甚至冶煉工匠還會(huì)通過觀察火焰顏色來判斷火爐內(nèi)的溫度。
第一支真正意義上的溫度計(jì)是由伽利略發(fā)明的，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，是在帶圓球細(xì)長的玻璃管中加入水和漂浮物，將其插入盛滿水的玻璃瓶中就做出了第一支溫度計(jì)。
后來在伽利略的學(xué)生?？送羞M(jìn)一步改進(jìn)了溫度計(jì)，并且在細(xì)長的玻璃管上刻有很多刻度，就可以更精確的測(cè)量和讀取溫度。
溫度計(jì)中的液體也從水，水鹽混合物發(fā)展到現(xiàn)在普遍使用的酒精和水銀，并且還出現(xiàn)了如電子溫度計(jì)，紅外溫度計(jì)等，其測(cè)量的溫度也更加精確。
溫度計(jì)的原理
物體的冷和熱雖然可以通過感覺來進(jìn)行分辨，但是，這樣還是無法準(zhǔn)確地知道物體的溫度，而且用身體去接觸低溫或者高溫的物體還可能傷害到皮膚，所以，這就需要通過工具來測(cè)量溫度。
我們都知道要測(cè)量體溫只需要將溫度計(jì)放在腋下，然后拿出讀取溫度計(jì)上的刻度就能夠知道人體的溫度了，那這是什么原理嘞。
我們?cè)跍y(cè)量中是觀察的溫度計(jì)中液面高度，從而知道了人體溫度，所以溫度計(jì)能夠?qū)⒉蝗菀子^察的溫度，轉(zhuǎn)換成肉眼容易觀察的長度，這種方法在物理學(xué)上被稱為轉(zhuǎn)化法。
這種方法也就是溫度計(jì)的原理，它利用了液體的熱脹冷縮，在溫度計(jì)的底部有一個(gè)液泡，里面裝有酒精液體，還連著空心的細(xì)管。
當(dāng)將溫度計(jì)液泡部分接觸皮膚，皮膚的熱能傳遞到液泡，酒精液體發(fā)生膨脹，就會(huì)沿著細(xì)管上升，我們就可以根據(jù)酒精液體的高度測(cè)得人體的溫度了。
溫度計(jì)是直接測(cè)量的溫度嗎
從普通的玻璃棒溫度計(jì)原理中可以看出，它并不是直接測(cè)量的溫度，而是利用熱脹冷縮轉(zhuǎn)化成酒精或者水銀液體的長度，從而讓我們知道具體的溫度。
還有我常使用的紅外線溫度計(jì)，它同樣不是直接測(cè)量的溫度，世界上不管什么物體都有熱輻射，而且還會(huì)由于溫度越高熱輻射越強(qiáng)，不用直接接觸到被測(cè)物體的紅外線溫度計(jì)，就是利用光學(xué)探測(cè)器將反射的不同波長紅外線，與內(nèi)置的紅外光進(jìn)行比較，最后將得到的結(jié)果以數(shù)字的方式顯示出來。
顯然，同玻璃棒溫度計(jì)一樣，更加先進(jìn)的紅外線溫度計(jì)同樣不是直接測(cè)量的溫度，它測(cè)量的是物體熱輻射。
所以，我們使用的各種溫度計(jì)并不是直接測(cè)出了溫度，它是利用熱平衡，將溫度從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種狀態(tài)，從而讓我們看到了實(shí)際的溫度。
溫度計(jì)雖然并不是直接測(cè)出的溫度，但是溫度計(jì)的作用和意義卻是非常重要的，有了溫度計(jì)就可以更精確的測(cè)量溫度。
在醫(yī)學(xué)上，溫度計(jì)能幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確的判斷病情，有效的保護(hù)身體健康和生命安全；在科學(xué)上，有了溫度計(jì)就可以開展更多的實(shí)驗(yàn)，從而推動(dòng)如熱力學(xué)這樣的科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展。
文中圖片截取自 Youtube《The First Celsius Thermometer》《Temperature Scales》《How Do We Tell Temperature》
文中 gif 截取自 Youtube《How Do We Tell Temperature》
本文來自微信公眾號(hào)：制造原理 （ID：zhizaoyuanli），作者：老鄭
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