技術發明|水銀溫度計:讓伽利略的發明更偉大

2021-02-13 科技名家裡程碑

幾乎每個人都發過燒,幾乎每個發過燒的人都有過用溫度計測量體溫的經歷:將溫度計放到嘴裡或是腋下,保持5分鐘以上,抽出來對照刻度就能知道自己當下的準確體溫。那麼這種簡單方便的儀器是什麼時候發明的呢?在溫度計發明之前,醫生要想知道病人的體溫,用的是什麼方法呢?


首先讓我們來了解第二個問題。溫度計發明之前,不論是東方還是西方的醫生,了解病人「熱度」的工具就只有——手!是的,你沒聽錯!醫生用自己的手接觸病人的身體來做判斷病人體溫的高低,如果碰巧那天醫生也有輕微發熱或是剛剛摸了比較涼的物體,那麼,呃,絕對談不上精確甚至靠譜的測量結果就出現了。

這個難題的解決要感謝世界科學史上一位偉大的科學家——伽利略。是的,這次你也沒聽錯!作為義大利著名的數學家、物理學家、天文學家,科學革命的先驅,他認為經驗是知識的唯一源泉,主張用實驗—數學方法研究自然規律,因此格外注重對實驗數據的精確測量和記錄。

1593年,伽利略利用氣體熱脹冷縮的原理製成了世界上第一隻溫度計。這種氣體溫度計是用一根細長的玻璃管制成的。

在溫度計發明史上,還有一個不可忽略的名字就是華倫海特。丹尼爾·加布裡埃爾·華倫海特(Daniel Gabriel Fahrenheit,1686-1736),荷蘭物理學家、工程師。他曾在德國、英國、丹麥和瑞典旅行學習,拜訪過許多科學家和儀器製造者,後來也成為儀器製造專家。

在華倫海特之前,人們製作的溫度計上的刻度各不相同,在實際應用時很不方便。他就把溫度計放在冰雪和鹽的混合物裡,看玻璃管裡的水銀降到哪兒,就在玻璃管上刻一條線,這時的溫度計作為零度(當年所了解的最低溫度);再把溫度計放在自己嘴裡,看水銀升到哪兒,又刻一條線;把這兩條線之間平分成96格,從0度到96度;再用同樣大小的格子,刻出零度以下和96度以上的度數。這就是著名的「華氏溫標」,用符號℉來表示。

1724年,以華倫海特名字命名的「華氏溫標」正式確立。在華氏溫標創立後相當長一段時間,它都是最被人接受的溫度量度。時至今日,美國人仍然在日常生活中使用華氏溫標。

此外,華倫海特還發明了淨化水銀的方法,他製作的這種改良版水銀溫度計能精確測量和讀數,也被稱為「華氏溫度計」。

在距伽利略發明第一支溫度計100多年後,水銀溫度計的改良已基本完成。改良後的溫度計不論從精確度還是方便性上都實現了質的飛越,它讓伽利略的發明變得更偉大,更完善。

在醫院,要測量體溫,我們碰到的最常見的「好夥伴」還是那支銀光閃閃的水銀溫度計。

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    其實,早在16世紀,義大利著名物理學家伽利略就製造了第一支測量人體體溫的溫度計。伽利略興奮地想:水的溫度發生變化,體積也隨著變化;那麼反過來,從水的體積變化,不是也能測出溫度的變化嗎?1593年伽利略終於造出了第一個溫度計。這支溫度計是一根一端敞口的玻璃管,另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時先給玻璃泡加熱,然後把玻璃管插入水中。
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