攝氏，華氏，開爾文，關於溫度的小秘密，你知道多少？

2020-08-12 製造原理

最近天氣是越來越熱了，一看牆上掛的溫度計顯示為35攝氏度，這就需要打開空調降溫，過一會兒後溫度下降了，溫度計顯示溫度為25攝氏度。

我們會根據溫度來穿衣，還會根據溫度來判斷身體是否健康，可以說我們時刻都在關注溫度。

溫度計隔離的特寫

圖片來源：pixabay

但是關於溫度我們時常也有很多疑問，例如說溫度的單位有攝氏度，華氏度以及開爾文，還有各種溫度計直接就是測量的溫度嗎，溫度到底是什麼，今天就一起來了解那些關於溫度的秘密。

溫度是什麼

溫度就是物體冷熱程度的物理量，但是它又區別於其它的物理量單位，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果。

在太陽底下溫度高，我們就會感覺到熱，而在沒有太陽的下雨天溫度低，則會感覺到冷，還有靠近火源溫度高就會熱，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係。

而實際上，熱就是一種能的形式，物質吸收熱能就會變熱，例如燒開水，當水吸收到了熱能後就會隨溫度升高而變熱，反之，當物質失去熱能後就會變冷，如將水放入冰箱中，當溫度下降水失去熱能就會變冷。

所以說，溫度是物體內部熱能的一種表現形式，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麼區別呢。

攝氏度（℃）是由瑞典人攝爾修斯提出並命名的，它是以水銀為測溫物質，並將水的冰點定為0度，沸點定為100度，將這兩個固定溫度之間分為100等分，每一等分就是1攝氏度。

華氏度（℉）是以水銀溫度計發明人華倫海特姓名所命名的，它是以冰水與氯化銨作為測溫物質，將水的冰點定為32度，沸點定為212度，將這兩個固定溫度之間分為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，這樣的溫度標準使用並不方便，所以目前也只有巴哈馬，帛琉等少數幾個國家還在使用華氏度。

開爾文（K) 是國際溫度單位，它是將水的沸點定為373.15K，冰點定為273.15K，並作為計算起點的溫度，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。

溫度計的歷史

人類很早就開始探索測量溫度的辦法，雖然那時候並不知道溫度是什麼，卻可以用身體去感受（主要是冷暖），植物的生長情況以及環境的冷熱變化來定義溫度，甚至冶煉工匠還會通過觀察火焰顏色來判斷火爐內的溫度。

第一支真正意義上的溫度計是由伽利略發明的，其結構相對簡單，是在帶圓球細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。

後來在伽利略的學生桑克託進一步改進了溫度計，並且在細長的玻璃管上刻有很多刻度，就可以更精確的測量和讀取溫度。

溫度計中的液體也從水，水鹽混合物發展到現在普遍使用的酒精和水銀，並且還出現了如電子溫度計，紅外溫度計等，其測量的溫度也更加精確。

溫度計的原理

物體的冷和熱雖然可以通過感覺來進行分辨，但是，這樣還是無法準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量溫度。

我們都知道要測量體溫只需要將溫度計放在腋下，然後拿出讀取溫度計上的刻度就能夠知道人體的溫度了，那這是什麼原理嘞。

我們在測量中是觀察的溫度計中液面高度，從而知道了人體溫度，所以溫度計能夠將不容易觀察的溫度，轉換成肉眼容易觀察的長度，這種方法在物理學上被稱為轉化法。

這種方法也就是溫度計的原理，它利用了液體的熱脹冷縮，在溫度計的底部有一個液泡，裡面裝有酒精液體，還連著空心的細管。

當將溫度計液泡部分接觸皮膚，皮膚的熱能傳遞到液泡，酒精液體發生膨脹，就會沿著細管上升，我們就可以根據酒精液體的高度測得人體的溫度了。

溫度計是直接測量的溫度嗎

從普通的玻璃棒溫度計原理中可以看出，它並不是直接測量的溫度，而是利用熱脹冷縮轉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，它同樣不是直接測量的溫度，世界上不管什麼物體都有熱輻射，而且還會由於溫度越高熱輻射越強，不用直接接觸到被測物體的紅外線溫度計，就是利用光學探測器將反射的不同波長紅外線，與內置的紅外光進行比較，最後將得到的結果以數字的方式顯示出來。

顯然，同玻璃棒溫度計一樣，更加先進的紅外線溫度計同樣不是直接測量的溫度，它測量的是物體熱輻射。

所以，我們使用的各種溫度計並不是直接測出了溫度，它是利用熱平衡，將溫度從一種狀態轉換成另一種狀態，從而讓我們看到了實際的溫度。

溫度計雖然並不是直接測出的溫度，但是溫度計的作用和意義卻是非常重要的，有了溫度計就可以更精確的測量溫度。

在醫學上，溫度計能幫助醫生更準確的判斷病情，有效的保護身體健康和生命安全；在科學上，有了溫度計就可以開展更多的實驗，從而推動如熱力學這樣的科學技術快速發展。

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