温度计是谁发明的（温度计进化简史）

谁发明了温度计(温度计进化简史)

温度和我们的日常生活关系太密切了。年纪大的人习惯每天关注《新闻联播》之后的“天气预报”节目。年轻人更喜欢直接在手机上查看天气的动态信息。伴随天气变化的气温往往决定了他们未来几天的衣着或行程。或者你的家人有些发烧，你自然会用体温计去测。今天我们就来说说温度计的故事，首先是温度计的发明，其次是温标的建立，最后是温度计知识传入中国的过程。

温度计的发明

你可能想知道，在温度计发明之前，人类是如何表达温度的？很简单。是用经验描述的。你可能还记得战国时期《列子·唐雯》中“两个孩子争一天”的故事。一个孩子为“近者热，远者凉”辩护，说“一日之始，天凉，日如探汤”。这是一个非常简单的经验描述。

当然，古人也探索出了稍微先进的探测温度的方法，比如烧制陶瓷中的“赵子”。那么什么是“赵子”呢？简单来说就是窑工用来判断窑火温度的泥胚。据景德镇陶瓷大学郑教授考证，魏晋南北朝时有一张照片，但当时主要用于检验釉色；到了宋元时期，照明技术已经成熟。通过观察光照的烧结程度，检测出窑制品在最高烧结温度下保温时间的长短。这种技术依赖于窑工的经验，无法定量准确的检测。

温度计的发明是西方近代科学革命的产物，是伽利略首先利用空气体热胀冷缩的原理发明了气体温度计。西方探索空气体受热膨胀收缩及其应用历史悠久。早在古希腊，著名的亚历山大英雄就利用这一原理设计了一种可以在寺庙中使用的自动开门机。伽利略的气体温度计非常简单。它是一根细长的玻璃管，一端有一个开口，另一端有一个鸡蛋大小的玻璃泡。

使用时，用手加热玻璃泡，然后将玻璃泡的一端放在地板上，将玻璃管垂直插入水中，就形成了一个简易的气体温度计。当外界空气空上升或下降时，玻璃管内的水柱就会上升或下降。如果你在玻璃管上做标记，你就可以指示温度。虽然不清楚伽利略当时是如何标注温度的，但他在一本书中明确提到了度数。但是这个温度计会受到气泡中空气体的温度和外界气压的影响，所以误差比较大。

伽利略博物馆中现存的伽利略于16世纪发明的气体温度计(图片来源:佛罗伦萨摄影档案馆)

受伽利略的启发，他的朋友、意大利帕多瓦大学的医学教授桑克托里奥·散克托留斯于1612年发明了一种蛇形气体温度计。顶部的玻璃球可以放入患者口中，从下方水柱可以检查患者体温的变化。这是世界上最早的温度计。

鉴于这种气体温度计的缺陷，法国医生让·雷伊(Jean Rey)于1632年首次将伽利略的温度计倒过来，使玻璃泡在底部，并注满水。以水为测温物质，通过玻璃管中的水柱反映温度。但是这个温度计的玻璃管上面是敞口的，所以会受到水分蒸发的影响。

液体温度计的大发展是托斯卡纳大公斐迪南二世二世组织的，他是佛罗伦萨西曼托学院的创始人之一。他们测试了多种液体，发现酒精的热膨胀效应很明显。同时，他们将玻璃管上端熔化密封，从而在1654年制成了世界上第一支不受外界气压影响的温度计。

714年，丹尼尔·加布里埃尔·华伦海特发明了水银温度计。他是气象仪器制造商，出生在德国，但大部分时间在荷兰度过。水银温度计和酒精温度计各有千秋。水银的沸点是357度，所以可以测到更高的温度。但是，由于它的冰点是零下39度，所以无法测量更低的温度。

例如，在中国内蒙古根河市，今年1月，气温连续几天低至零下50摄氏度。在这种情况下，水银变成了固体。自然不能用水银温度计，但是可以用酒精温度计，因为酒精的冰点是零下117摄氏度。与水银温度计相反，酒精温度计不能测量更高的温度，因为酒精的沸点是78度。沃伦·海特不仅发明了水银温度计，更重要的是开始建立温标。

温标的建立

温标是温度量化的尺度。建立温标，最重要的是找出几个参照点。1724年，Wallenheart选择了三个基准点:为了避免负温度，氯化铵、冰和水的混合物的温度选择为0℃；冰水混合物的温度是32度；把温度计放在人的嘴里或腋下，可以得到96度的人体温度。后来又修改，把标准大气压下水的沸点定为212度，这样水的冰点和沸点之间的温度就是180度，也就是华氏温标。为了纪念沃伦·海特，华氏温标的单位是℉。目前世界主要国家中，只有美国还在使用华氏温标。

目前，世界上使用最广泛的温标系统是由瑞典人安德斯·摄尔修斯建立的。他一生主要在乌普萨拉大学从事天文学研究，但他因参与温度测量而闻名。1742年，在一篇论文《对温度计上两个固定点的观察》中，塞尔丘斯描述了他的温标系统。这个温标把标准大气压下水的冰点和沸点划分为100度，但当时他采用了冰点100度，沸点0度的方案，以避免低温的负面结果。

瑞典发行纪念珀尔修斯的邮票

然而，这种方案与人们的习惯相悖。1745年，也就是后年，他的同事瑞典植物学家卡尔·林奈颠倒了冰点和沸点的度数。这是我们现在使用的摄氏温标。然而，其他人说，这是马丁·斯特罗姆，珀尔修斯的继任者，做了相反的工作。不管怎么说，这个百分温标的创始人是英仙座，为了纪念他，摄氏温标的单位被命名为℃。很明显，1℅≠1℃是用绝对值来衡量的，因为摄氏刻度的100份是华氏刻度的180份，两者之间有如下换算关系:F=(9C/5)+32。

华氏温标和摄氏温标都依赖于温度计或测量温度的物质，如水银。我们能找到不依赖温度计的温标系统吗？当然可以。1848年，英国物理学家威廉·威廉·汤姆孙(后来的开尔文勋爵)建立了一个新的温标——绝对温标，单位为k，这个温标只有一个参考点，那就是绝对零度，也就是极寒的状态原子和分子的热运动都消失了，相当于摄氏零下273.15度，它的除法区间和摄氏是一样的。因此，两者之间的换算关系为:T(K)=t(℃)+273.15。

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