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原則上，任何特性隨溫度明顯變化的物質(zhì)都可以用來測量溫度。 我們也可以使用顏色隨溫度變化的物質(zhì)。當(dāng)這種物質(zhì)發(fā)出藍(lán)光時(shí)，人們可以認(rèn)出溫度很高。當(dāng)它發(fā)出紅光時(shí)，人們可以認(rèn)出溫度很低。

同樣，當(dāng)溫度上升或下降時(shí)，小玻璃管中的水上升或下降。 這是每個(gè)密封、充液溫度計(jì)的工作原理 然而，如果像水這樣豐富而廉價(jià)的東西能如此有效，為什么我們堅(jiān)持使用像水銀這樣稀有而昂貴的東西呢？

在苐yi個(gè)溫度計(jì)發(fā)明后的幾個(gè)世紀(jì)里，人類學(xué)會了熱力學(xué)溫度 因此，較初溫度計(jì)定義了溫度 然而，苐yi溫度計(jì)不是溫度測量儀器或熱測量儀器，而是溫度測量范圍，其僅指示溫度是高還是低。 這些設(shè)備尚未校準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)范圍，它們只能做出粗略或模糊的評估。

苐yi個(gè)溫度計(jì)發(fā)明被認(rèn)為是亞歷山大的英雄，一個(gè)熱切的工程師，被認(rèn)為是古代較偉大的實(shí)驗(yàn)者。 他設(shè)計(jì)的裝置由一根充滿空氣的管子組成，管子的末端浸沒在一小碗水中。 當(dāng)恒溫器接觸熱表面或冷表面時(shí)，空氣會膨脹或收縮，導(dǎo)致空氣-水界面波動。

甚至伽利略的發(fā)明也遵循同樣的原則 然而，這些發(fā)明不僅沒有刻度，而且對空氣壓力敏感。為了設(shè)計(jì)一種只對熱有反應(yīng)的裝置，伽利略的學(xué)生約瑟夫·德爾梅迪戈發(fā)明了苐yi種密封的內(nèi)置液體玻璃溫度計(jì) 這是苐yi個(gè)溫度計(jì)，因?yàn)樗鼧?biāo)有刻度 然而，他密封的液體不是水，而是酒精。

在恒壓下，物質(zhì)受熱膨脹，因?yàn)闊崃吭黾恿嗽拥膭幽埽瑢?dǎo)致它們劇烈運(yùn)動，從而相互分離。體積的增加在固體中很明顯，例如金屬軌道和橡膠輪胎，以及液體，例如水、酒精、水銀和鹵素。 然而，每種物質(zhì)的膨脹程度隨著溫度的升高而不同。這個(gè)物質(zhì)常數(shù)叫做膨脹系數(shù)。

酒精比水更受歡迎，原因很簡單，酒精的膨脹系數(shù)更高。

即使很小的溫度變化也會導(dǎo)致其在管道中的體積發(fā)生劇烈變化。然而，酒精是如此脆弱，以至于這些變化會導(dǎo)致試管中的酒精性能幾乎不穩(wěn)定。 隨著溫度的輕微變化，液體界面會不斷變化。這種不確定性令人擔(dān)憂，因?yàn)楫?dāng)溫度計(jì)從一鍋沸水中取出時(shí)，讀數(shù)將立即變?yōu)樾颅h(huán)境的溫度，而新環(huán)境無法測量我們想要的開水的溫度。

為了避免這種不可靠性，荷蘭發(fā)明家丹尼爾·瓦倫黑特用水銀代替了酒精 水銀的膨脹系數(shù)高于水的膨脹系數(shù)，這意味著其體積隨溫度變化更明顯。 然而，它的變化值幾乎是酒精的六倍。 換句話說，每升高一個(gè)溫度，酒精的體積就比水銀大6倍。

這意味著水銀在密封玻璃管中的上升速度比酒精慢得多，但這也意味著溫度計(jì)從裝滿沸水的罐子中取出時(shí)，下降速度會一樣慢。 它的讀數(shù)將有效地不受干擾，使溫度計(jì)非常可靠。

在本發(fā)明之前溫度計(jì)是獨(dú)一無二的，它們的讀數(shù)不符合任何標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)度范圍。然而，瓦倫黑特提供了一個(gè)范圍讀數(shù)，適用于所有水銀溫度計(jì)，并較終擴(kuò)展到所有溫度計(jì) 這種轉(zhuǎn)變并不復(fù)雜，因?yàn)閹缀跛械乃y溫度計(jì)都是沃倫海姆自己做的。后來，這個(gè)比例略有變化，現(xiàn)在這個(gè)溫度計(jì)叫做華氏溫度計(jì)。

酒精的過敏可以通過它的優(yōu)點(diǎn)得到補(bǔ)償與水銀相比，酒精便宜得多，不那么稀有而且無毒如果水銀溫度計(jì)損壞，實(shí)驗(yàn)室可能需要密封幾個(gè)小時(shí)，因?yàn)槲胨y會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題 酒精不是這樣的威脅。

更重要的是，水銀冰點(diǎn)是-40℃，酒精冰點(diǎn)是-115℃ 這意味著水銀溫度計(jì)不能測量-40℃的溫度，因此它不能經(jīng)常用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)室或超導(dǎo)技術(shù)制造業(yè)。
但酒精是無色的，這迫使制造商向酒精中添加人工染料，使其清晰可見。此外，盡管酒精可以測量極低的溫度，但它不能測量超過78.37℃的溫度，因?yàn)檫@是酒精的沸點(diǎn) 與沸點(diǎn)水銀356.7℃相比，它低得可憐。

雖然我們無法改變水銀罕見、昂貴和有毒的特性，但我們?nèi)匀豢梢酝黄扑臏囟认拗啤?為了進(jìn)一步提高沸點(diǎn)，水銀通常用惰性氣體如氮?dú)饷芊?惰性氣體增加了液體上的壓力水銀，從而進(jìn)一步提高了其沸點(diǎn)。

我們還可以通過將其與鉈結(jié)合來降低冰點(diǎn)。這些新的水銀-鉈溫度計(jì)現(xiàn)在可以測量-62℃的溫度 雖然水銀溫度計(jì)有一些小瑕疵，但它被認(rèn)為是較準(zhǔn)確的溫度計(jì)。

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