最近天氣是越來(lái)越熱了,一看墻上掛的溫度計(jì)顯示為35攝氏度,這就需要打開空調(diào)降溫,過(guò)一會(huì)兒后溫度下降了,溫度計(jì)顯示溫度為25攝氏度。
我們會(huì)根據(jù)溫度來(lái)穿衣,還會(huì)根據(jù)溫度來(lái)判斷身體是否健康,可以說(shuō)我們時(shí)刻都在關(guān)注溫度。
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但是關(guān)于溫度我們時(shí)常也有很多疑問(wèn),例如說(shuō)溫度的單位有攝氏度,華氏度以及開爾文,還有各種溫度計(jì)直接就是測(cè)量的溫度嗎,溫度到底是什么,今天就一起來(lái)了解那些關(guān)于溫度的秘密。
溫度是什么
溫度就是物體冷熱程度的物理量,但是她又區(qū)別于其她的物理量單位,例如說(shuō)速度通過(guò)肉眼就能看到快慢,面積通過(guò)肉眼能看到大小,而溫度則需要通過(guò)人體的感受才能得到結(jié)果。
在太陽(yáng)底下溫度高,我們就會(huì)感覺到熱,而在沒有太陽(yáng)的下雨天溫度低,則會(huì)感覺到冷,還有靠近火源溫度高就會(huì)熱,在日常生活中還有很多這樣的例子,這說(shuō)明溫度與熱有著直接的關(guān)系。
而實(shí)際上,熱就是一種能的形式,物質(zhì)吸收熱能就會(huì)變熱,例如燒開水,當(dāng)水吸收到了熱能后就會(huì)隨溫度升高而變熱,反之,當(dāng)物質(zhì)失去熱能后就會(huì)變冷,如將水放入冰箱中,當(dāng)溫度下降水失去熱能就會(huì)變冷。
所以說(shuō),溫度是物體內(nèi)部熱能的一種表現(xiàn)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(gè)溫度單位那就是華氏度,以及國(guó)際溫度單位開爾文,這三種溫度單位之間到底有什么區(qū)別呢。
攝氏度(℃)是由瑞典人攝爾修斯提出并命名的,她是以水銀為測(cè)溫物質(zhì),并將水的冰點(diǎn)定為0度,沸點(diǎn)定為100度,將這兩個(gè)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(jì)發(fā)明人華倫海特姓名所命名的,她是以冰水與氯化銨作為測(cè)溫物質(zhì),將水的冰點(diǎn)定為32度,沸點(diǎn)定為212度,將這兩個(gè)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(biāo)準(zhǔn)使用并不方便,所以目前也只有巴哈馬,帕勞等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家還在使用華氏度。
開爾文(K) 是國(guó)際溫度單位,她是將水的沸點(diǎn)定為373.15K,冰點(diǎn)定為273.15K,并作為計(jì)算起點(diǎn)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(jì)的歷史
人類很早就開始探索測(cè)量溫度的辦法,雖然那時(shí)候并不知道溫度是什么,卻可以用身體去感受(主要是冷暖),植物的生長(zhǎng)情況以及環(huán)境的冷熱變化來(lái)定義溫度,甚至冶煉工匠還會(huì)通過(guò)觀察火焰顏色來(lái)判斷火爐內(nèi)的溫度。
第一支真正意義上的溫度計(jì)是由伽利略發(fā)明的,其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,是在帶圓球細(xì)長(zhǎng)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(jì)。
后來(lái)在伽利略的學(xué)生??送羞M(jìn)一步改進(jìn)了溫度計(jì),并且在細(xì)長(zhǎng)的玻璃管上刻有很多刻度,就可以更精確的測(cè)量和讀取溫度。
溫度計(jì)中的液體也從水,水鹽混合物發(fā)展到現(xiàn)在普遍使用的酒精和水銀,并且還出現(xiàn)了如電子溫度計(jì),紅外溫度計(jì)等,其測(cè)量的溫度也更加精確。
溫度計(jì)的原理
物體的冷和熱雖然可以通過(guò)感覺來(lái)進(jìn)行分辨,但是,這樣還是無(wú)法準(zhǔn)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(guò)工具來(lái)測(cè)量溫度。
我們都知道要測(cè)量體溫只需要將溫度計(jì)放在腋下,然后拿出讀取溫度計(jì)上的刻度就能夠知道人體的溫度了,那這是什么原理嘞。
我們?cè)跍y(cè)量中是觀察的溫度計(jì)中液面高度,從而知道了人體溫度,所以溫度計(jì)能夠?qū)⒉蝗菀子^察的溫度,轉(zhuǎn)換成肉眼容易觀察的長(zhǎng)度,這種方法在物理學(xué)上被稱為轉(zhuǎn)化法。
這種方法也就是溫度計(jì)的原理,她利用了液體的熱脹冷縮,在溫度計(jì)的底部有一個(gè)液泡,里面裝有酒精液體,還連著空心的細(xì)管。
當(dāng)將溫度計(jì)液泡部分接觸皮膚,皮膚的熱能傳遞到液泡,酒精液體發(fā)生膨脹,就會(huì)沿著細(xì)管上升,我們就可以根據(jù)酒精液體的高度測(cè)得人體的溫度了。
溫度計(jì)是直接測(cè)量的溫度嗎
從普通的玻璃棒溫度計(jì)原理中可以看出,她并不是直接測(cè)量的溫度,而是利用熱脹冷縮轉(zhuǎn)化成酒精或者水銀液體的長(zhǎng)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(jì),她同樣不是直接測(cè)量的溫度,世界上不管什么物體都有熱輻射,而且還會(huì)由于溫度越高熱輻射越強(qiáng),不用直接接觸到被測(cè)物體的紅外線溫度計(jì),就是利用光學(xué)探測(cè)器將反射的不同波長(zhǎng)紅外線,與內(nèi)置的紅外光進(jìn)行比較,最后將得到的結(jié)果以數(shù)字的方式顯示出來(lái)。
顯然,同玻璃棒溫度計(jì)一樣,更加先進(jìn)的紅外線溫度計(jì)同樣不是直接測(cè)量的溫度,她測(cè)量的是物體熱輻射。
所以,我們使用的各種溫度計(jì)并不是直接測(cè)出了溫度,她是利用熱平衡,將溫度從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種狀態(tài),從而讓我們看到了實(shí)際的溫度。
溫度計(jì)雖然并不是直接測(cè)出的溫度,但是溫度計(jì)的作用和意義卻是非常重要的,有了溫度計(jì)就可以更精確的測(cè)量溫度。
在醫(yī)學(xué)上,溫度計(jì)能幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確的判斷病情,有效的保護(hù)身體健康和生命安全;在科學(xué)上,有了溫度計(jì)就可以開展更多的實(shí)驗(yàn),從而推動(dòng)如熱力學(xué)這樣的科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展。
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