测量装置

还在用水银体温计看完你会恍然大悟

发布时间:2023/5/3 17:54:42   

以我们常用的水银体温计来说,正常情况下是测不了室温的。水银体温计可测量范围一般为35°-42°,而室温一般情况下不会高于35°,因此是没法测量的,如果室温超过35°,那就另当别论了。

上边只是拿水银温度计简单回答了这个问题。那为什么水银温度计无法测量室温呢?背后有没有巧妙的设计?

膨胀式温度计发展历史

一些物体具有热胀冷缩的性质,当温度不同时,其体积不同,利用此性质,可以进行温度的测量。原则上,只要可以根据温度不同而呈现某种特性变化的物质都可以做成温度计。

空气也会热胀冷缩,因此早期的温度计,是利用空气来做的。科学家们装置一个充满空气的管子,末端插入水中,当气体温度变化时会造成水面高度的变化,利用水面高度差,就可以算出温度。

然而这种空气法测温度在实际使用时却出现了问题。空气的膨胀系数低,导致最后测量的温度精度差,误差大,并且会受到外界空气压力的影响,因此这种测量方式最终被抛弃了。

后来,科学家们想到在密闭空间里进行温度测量,因此设计了密封管,但是放入里边的是酒精,因为酒精的膨胀系数比水高,变化同样的温度,酒精体积变化更大,因此最终测量的结果也会更精确。但是科学家们仍然面临一个问题:酒精不稳定,温度的变化造成的酒精体积变化是动荡的,不确定,因此测量的温度误差也较大,结果也不稳定,因此人们想找一种更稳定的物质来替代酒精。

来自荷兰的科学家丹尼尔华伦海特尝试用水银替代酒精作为温度计的主物质,因为水银比酒精更加稳定,当温度上升或者下降时,水银的温度变化更加可靠。另外,与水相比,水银的膨胀系数也大于水,可以呈现出不小的体积变化,因此最终体温计使用水银来设计。

水银体温计原理

水银温度计主要利用了水银热胀冷缩的性质来实现的。水银温度计可测量的温度范围为-39°--°。由于人体温度一般变化范围为35°-42°,因此水银体温计将温度范围定义为35°-42°。这样可以保证同样长度的体温计,可测量的温度精度更大。

想必大家都用过水银体温计测量温度吧,当我们夹在腋下几分钟取出来后,到我们读出温度,是经过一些时间的,如果不对温度计进行一些特殊设计,这时候读的温度很可能是室温,或者是低于体温。因此我们用的水银体温计在靠近储液泡处有一段毛细管特别细,当我们量体温时,水银温度升高,体积膨胀,从毛细管处上升。

当量完体温后,上方的水银收缩,毛细管处的水银会被截断,上面一截的水银无法继续往下走,就是我们的体温。这时候,只有我们通过施加外力,甩几下温度计,水银才会回到储液泡内。

水银体温计优缺点

由于水银的稳定性,因此水银温度计测量体温最为稳定,并且不易受到外界环境因素干扰,因此是我们用得最多的一种体温计。

但是由于水银有毒并且水银温度计都用玻璃作为密闭层,容易破碎,因此水银温度计的安全性存在问题。另外,水银温度计度数非常困难,想必大家使用水银温度计都经历过度数困难问题吧,经常我们要把水银温度计翻转好多次,才能观察到显示的问题。

其他类型的温度计

数字式电子体温计

电子体温计是利用各种不同种类的温度传感器对体温进行测量,通过将温度传感器输出的电信号转换成数字信号,读取温度的最高值,以数字的形式显示在液晶屏上。数字式电子体温计解决了水银温度计读数困难和不安全的问题,但是由于严重依赖传感器,其测量稳定性较差,并且有些电子体温计需要经常校准,以确保测量准确。

红外线体温计

红外线体温计是通过接收测量被测量物体辐射的红外光线来测量物体的温度,一般由光学系统和信号处理组件、显示组件组成。红外线体温计一般通过人体的内耳道进行测量,所以又称为“耳温枪”,其测量温度速度非常快,一般只需要几秒即可完成测量。但是其价格比较贵,并且依赖人耳的环境,如果耳内耵聍较多,或者耳道弯曲,则测量结果可能不准确。

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