温度的本质和测量依据
从物理学这个角度而言,温度是一个用来描述物体冷热程度的物理量,可以从微观的层面上体现该物体的分子进行热运动的剧烈程度。温标是测量物体温度值的标尺,而物体因为温度变化所导致的某些特性上的改变,则被利用来间接性测量温度值的大小。
虽然,人类拥有完善的体温调节机制,能够在不同的温度环境下保持基本恒定的体温。但是,这并不代表着我们就不关注自己的体温、又或是周围环境中的温度。而体温计和室内湿度计,则是人类在生活中食用频率最高的温度测量仪器,虽然他们的测量目标对象存在很大的不同。我相信,没人会用体温计来测量室温,但你知道这是为什么吗?
温度计的原理和类型
应该大家都知道,测量温度的标度并不只有一种,分子运动的快慢所代表的就是该物体的温度高低。当我们从分子运动论的角度来看待这个问题的时候,其实,温度就是该物体分子运动平均动能的体现。
分子热运动会在该物体的温度上体现,这也是为什么要对温度进行统计。温度计便是用来判断温度高低的最准确工具,比如:数字温度计和指针温度计。由于测量的物体存在较大差异,所以我们的生活中存在着各种使用目的不同的温度计。
而这些温度计的设计原理主要有5种,我们常见的都是通过气体、固定或液体在该温度环境下的热胀冷缩来测量。但与此同时,其实还有将热电效应的作用、气体压强的改变、热辐射的影响、电阻的变换这些方式作为设计依据的温度计。
在种类繁多的温度计中,气体温度计有更广泛的测量范围,这是一种将低温氦气和氢气作为测温物质的温度计,可用于精密测量的它得到的值更为精确;而根据温度给电阻带来变化设计出的温度计,则存在着半导体电阻温度计和金属电阻温度计这两种,它们可以测量的温度范围,达到了-260摄氏度到600摄氏度左右。
在工业生产活动中,最常使用的测温仪器便是温差电偶温度计,不同种类的金属丝在焊接到一起之后形成了电路。对于那些存在较大温差的不同物质,特别适合温差电偶温度计来进行“低浊和高温”测量,并覆盖了从零度到3000摄氏度的范围。
通常情况下,我们都会使用指针式温度计来对室温进行测量,有时候我们也将这种利用金属热胀冷缩原理制成的温度计称为寒暑表。而水银温度计,则应该是大家日常生活中使用频率相对较高的一种。
我们通过水银356.7摄氏度的沸点、-38.87摄氏度的凝固点,可以实现0到150摄氏度、乃至500摄氏度之内的温度值测量。只不过由于这种温度计在热损失大的时候,需要较长的时间进行响应,所以,它的实际测量温度范围,一般在-80摄氏度到400摄氏度。
在所有温度计中,还有压力式温度计和玻璃管温度计较为常见,前者利用的是封闭容器内物质在受热之后产生的压力变化作为测量依据,不怕震动的同时、机械强度较高;而后者利用的则是热胀冷缩原理,使用起来更方便的玻璃管温度计结构简单。当然,这两者都存在一定的局限性,前者测量温度的范围值有限,后者易碎不能远传。
为什么体温计测不出室温
如果你留意过水银体温计的外观便会发现,它的温度值刻度在35摄氏度到42摄氏度之间,并将每一度的范围精确到了十分之一的刻度。之所以会将水银柱放置在玻璃管之间,是为了避免我们在将其从口腔或腋下拿出来的时候,发生玻璃泡温度降低的情况。
当水银遇到外界较低的温度时,便会导致细管内的水银不能退回到玻璃泡之内,于是人体的真实温度便被测量了出来。这也是为什么当我们测量完体温之后,需要将温度计“用力地向下猛甩”的根本原因。事实上,这也是水银体温计与其他液体温度计之间最大的区别,因为其他的此类温度计是不可以甩动的。
稍微细心的人都会发现,那些用于室内温度测量的温度计,它的两边存在着摄氏度和华氏度两种温度计量单位。室内温度计的红色液体线条,会根据室内温度的变化而升高或降低,而红色线条的顶端则示意的是当前室内温度值。
室内温度计的设计完全不同于体温计,它的温度值是处于时刻变化的状态之中,并不会因为温度发生变化而不能自动回到液泡内部。与此同时,体温计的测量范围位于35到42摄氏度之间,而室温通常只会在炎热的夏季才有可能达到35摄氏度。所以,不管是温度计的测量范围值,还是设计原理,体温计都不适用于测试室内温度。
作者:石兰(抄袭必究)