随着气温不断攀升,墙上挂着的温度计显示为 35 摄氏度,于是打开空调降温。过了一会儿,温度下降,温度计显示温度为 25 摄氏度。
我们根据温度选择衣物,也根据温度判断身体健康状况,可以说我们时刻都在关注它。
温度计特写
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关于温度,我们也常常会有很多疑问,例如温度单位有摄氏度、华氏度和开尔文,各种温度计直接测量的真的就是温度吗?温度到底是什么?今天让我们深入了解温度的秘密。
温度是物体冷热程度的物理量,但它与其他物理量单位不同。例如,通过肉眼可以观察速度的快慢,也可以观察面积的大小,而温度需要通过人体感受才能得出结果。
在阳光下温度升高,我们会感到温暖;在没有阳光的雨天温度降低,我们会觉得寒冷;靠近火源温度高则会感到灼热,日常生活中的例子不胜枚举,说明温度与热量密切相关。
事实上,热量是一种能量形式,物质吸收热量就会变热。例如烧开水时,水吸收热能后温度升高,从而沸腾;反之,当物质失去热量时就会变冷,例如将水放入冰箱中,温度下降,水失去热量后就会结冰。
温度是物质内部热能的一种表现形式,热能的大小直接决定了温度的高低。
在日常生活中,我们常用的温度单位是摄氏度,我们偶尔也会听到另一个温度单位——华氏度,以及国际温度单位开尔文。这三个温度单位之间有什么区别呢?
摄氏度(℃)是由瑞典人摄尔修斯提出并命名的,它是以水银为测温物质,将水的冰点定为 0 度,沸点定为 100 度,将这两个固定温度之间分为 100 等分,每一等分就是 1 摄氏度。
华氏度(℉)是以水银温度计发明人华伦海特的名字命名的,它是以冰水与氯化铵作为测温物质,将水的冰点定为 32 度,沸点定为 212 度,将这两个固定温度之间分为 180 等分,每一等分就是 1 华氏度。
华氏度换算成摄氏度的公式是:(华氏度-32)/1.8。这种温度标准使用起来并不方便,目前只有巴哈马、帕劳等少数几个国家还在使用华氏度。
开尔文(K) 是国际温度单位,它是将水的沸点定为 373.15K,冰点定为 273.15K,并作为计算起点的温度,即 273.15K 与常用的 0 摄氏度相等,因此与我们常使用的摄氏度相差 273.15 度,例如 5 摄氏度换算成开尔文温度就是 273.15+5。
还有兰氏度和列氏度,这两种温度单位都已废弃不用。
人类很早就开始探索测量温度的方法,虽然那时人们并不了解温度是什么,但他们可以通过身体感觉(主要是冷暖)、植物生长情况以及环境冷热变化来定义温度,甚至冶炼工匠还可以通过观察火焰颜色来判断火炉内的温度。
第一支真正的温度计是由伽利略发明的,其结构相对简单,是在带圆球细长的玻璃管中加入水和浮动物质,将其插入盛满水的玻璃瓶中就制作成了第一支温度计。
后来,在伽利略的学生桑克托的进一步改进下,温度计在细长的玻璃管上刻上了许多刻度,这样就可以更精确地
常规玻璃棒温度计的原理说明,它并不直接测量温度,而是通过热胀冷缩原理,将温度转化为酒精或水银液体的长度变化,从而指示出具体的温度。
同样地,常用的红外线温度计也并非直接测量温度。世界上所有物体都会释放热辐射,且温度愈高,热辐射愈强。红外线温度计无需直接接触被测物体,利用光学探测器检测反射的不同波长红外线,与内建的红外光进行比对,最终将结果以数字显示。
显然,与玻璃棒温度计相似,即使是更先进的红外线温度计也并非直接测量温度,而是测量物体的热辐射。
由此可见,我们使用的各种温度计都不是直接测量出温度的,而是利用热平衡原理,将温度从一种状态转化为另一种状态,以便使我们能够获悉实际温度。
虽然温度计并非直接测量出温度,但它的作用和意义却不容小觑。有了温度计,测量温度变得更为精确。