溫度計簡介

基本常識

英文名稱：thermometer
簡介：溫度計可以準(zhǔn)確的判斷和測量溫度

儀器簡介

　　溫度計是測溫儀器的總稱。根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍的不同，有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射溫度計和光測溫度計、雙金屬溫度計等。

工作原理

　　根據(jù)使用目的的不同，已設(shè)計制造出多種溫度計。其設(shè)計的依據(jù)有：利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現(xiàn)象；在定容條件下，氣體（或蒸氣壓強因不同溫度而變化；熱電效應(yīng)的作用；電阻隨溫度的變化而變化；熱輻射的影響等。

　　一般地說，任何物質(zhì)的任一物理屬性，只要它隨溫度的改變而發(fā)生單調(diào)的、顯著的變化，都可用來標(biāo)志溫度而制成溫度計。

發(fā)明及改進(jìn)　

早的溫度計是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略(1564～1642)發(fā)明的。他的*只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，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會上下移動，根據(jù)移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。溫度計有熱脹冷縮的作用所以這種溫度計，受外界大氣壓強等環(huán)境因素的影響較大，所以測量誤差大。

　　后來伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在1659年制造的溫度計，他把玻璃泡的體積縮小，并把測溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計已具備了現(xiàn)在溫度計的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測量物質(zhì)，制造了更的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度；經(jīng)過反復(fù)實驗與核準(zhǔn)，后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉，把純水凝固時的溫度定為32℉，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計。
　　

　在華氏溫度計出現(xiàn)的同時，法國人列繆爾(1683～1757)也設(shè)計制造了一種溫度計。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測溫物質(zhì)的優(yōu)點。他反復(fù)實踐發(fā)現(xiàn)，含有1/5水的酒精，在水的結(jié)冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從1000個體積單位增大到1080個體積單位。因此他把冰點和沸點之間分成80份，定為自己溫度計的溫度分度，這就是列氏溫度計。

　　華氏溫度計制成后又經(jīng)過30多年，瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為0度，把水的冰點定為100度。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉-32)。

　　現(xiàn)在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。

用途及分類

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器。下面介紹幾種。　

　1、氣體溫度計：多用氫氣或氦氣作測溫物質(zhì)，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于零度，故它的測溫范圍很廣。這種溫度計度很高，多用于精密測量。

　　2、電阻溫度計：分為金屬電阻溫度計和半導(dǎo)體電阻溫度計，都是根據(jù)電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導(dǎo)體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠，已廣泛應(yīng)用。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。

　　3、溫差電偶溫度計：是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的測溫儀器。利用溫差電現(xiàn)象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測溫度處，工作端與自由端溫度不同時，就會出現(xiàn)電動勢，因而有電流通過回路。通過電學(xué)量的測量，利用已知處的溫度，就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達(dá)3000℃的高溫，有的能測接近零度的低溫。

　　4、高溫溫度計：是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計，有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構(gòu)造都比較復(fù)雜，這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上，不適用于測量低溫。

　　5、指針式溫度計：是形如儀表盤的溫度計，也稱寒暑表，用來測室溫，是用金屬的熱脹冷縮原理制成的。它是以雙金屬片做為感溫元件，用來控制指針。雙金屬片通常是用銅片和鐵片鉚在一起，且銅片在左，鐵片在右。由于銅的熱脹冷縮效果要比鐵明顯的多，因此當(dāng)溫度升高時，銅片牽拉鐵片向右彎曲，指針在雙金屬片的帶動下就向右偏轉(zhuǎn)（指向高溫）；反之，溫度變低，指針在雙金屬片的帶動下就向左偏轉(zhuǎn)（指向低溫）。

　　6、玻璃管溫度計：玻璃管溫度計是利用熱脹冷縮的原理來實現(xiàn)溫度的測量的。由于測溫介質(zhì)的膨脹系數(shù)與沸點及凝固點的不同，所以我們常見的玻璃管溫度計主要有：煤油溫度計、水銀溫度計、紅鋼筆水溫度計。他的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量精度相對較高，價格低廉。缺點是測量上下限和精度受玻璃質(zhì)量與測溫介質(zhì)的性質(zhì)限制。且不能遠(yuǎn)傳，易碎。

　　7、壓力式溫度計：壓力式溫度計是利用封閉容器內(nèi)的液體，氣體或飽和蒸氣受熱后產(chǎn)生體積膨脹或壓力變化作為測信號。它的基本結(jié)構(gòu)是由溫包、毛細(xì)管和指示表三部分組成。它是早應(yīng)用于生產(chǎn)過程溫度控制的方法之一。壓力式測溫系統(tǒng)現(xiàn)在仍然是就地指示和控制溫度中應(yīng)用十分廣泛的測量方法。壓力式溫度計的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，機械強度高，不怕震動。價格低廉，不需要外部能源。缺點是：測溫范圍有限制，一般在-80~400℃；熱損失大響應(yīng)時間較慢；儀表密封系統(tǒng)（溫包，毛細(xì)管，彈簧管）損壞難于修理，必須更換；測量精度受環(huán)境溫度、溫包安裝位置影響較大，精度相對較低；毛細(xì)管傳送距離有限制。
　

　8、轉(zhuǎn)動式溫度計：轉(zhuǎn)動式溫度計是由一個卷曲的雙金屬片制成。雙金屬片一端固定，另一端連接著指針。兩金屬片因膨脹程度不同，在不同溫度下，造成雙金屬片卷曲程度不同，指針則隨之指在刻度盤上的不同位置，從刻度盤上的讀數(shù)，便可知其溫度。

　　9、半導(dǎo)體溫度計：半導(dǎo)體的電阻變化和金屬不同，溫度升高時，其電阻反而減少，并且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產(chǎn)生明顯的變化，所制成的溫度計有較高的精密度，常被稱為感溫器。

　　10、熱電偶溫度計：熱電偶溫度計是由兩條不同金屬連接著一個靈敏的電壓計所組成。金屬接點在不同的溫度下，會在金屬的兩端產(chǎn)生不同的電位差。電位差非常微小，故需靈敏的電壓計才能測得。由電壓計的讀數(shù)，便可知道溫度為何。

　　11、光測高溫計：物體溫度若高到會發(fā)出大量的可見光時，便可利用測量其熱輻射的多寡以決定其溫度，此種溫度計即為光測溫度計。此溫度計主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠(yuǎn)鏡及一組帶有小燈泡、電流計與可變電阻的電路制成。使用前，先建立燈絲不同亮度所對應(yīng)溫度與電流計上的讀數(shù)的關(guān)系。使用時，將望遠(yuǎn)鏡對正待測物，調(diào)整電阻，使燈泡的亮度與待測物相同，這時從電流計便可讀出待測物的溫度了。

　　12、液晶溫度計：用不同配方制成的液晶，其相變溫度不同，當(dāng)其相變時，其光學(xué)性質(zhì)也會改變，使液晶看起來變了色。如果將不同相變溫度的液晶涂在一張紙上，則由液晶顏色的變化，便可知道溫度為何。此溫度計之優(yōu)點是讀數(shù)容易，而缺點則是度不足，常用于觀賞用魚缸中，以指示水溫。

溫度測量儀表的精度等級和分度值

　　儀表名稱 精度等級 分度值,℃

　　雙金屬溫度計 1，1.5，2.5 0.5~20

　　壓力式溫度計 1，1.5，2.5 0.5~20

　　玻璃液體溫度計 0.5~2.5 0.1~10

　　熱電阻 0.5~3 1~10

　　熱電偶 0.5~1 5~20

　　光學(xué)高溫計 1~1.5 5~20

　　輻射溫度計（熱電堆） 1.5 5~20

　　部分輻射溫度計 1~1.5 1~20

　　比色溫度計 1~1.5

實驗室溫度計的使用

　　在使用溫度計測量液體的溫度時，正確的方法如下:

　　1.溫度計的玻璃泡全部浸入被側(cè)的液體中，不要碰到容器底或容器壁。

　　2.溫度計玻璃泡浸入被測液體后要稍等一會，待溫度計的示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)。

　　3.讀數(shù)時溫度計的玻璃泡要繼續(xù)留在液體中，視線要與溫度計中液柱的上表面向平。

　　注意:在測溫前千萬不要甩