现代和未来的温度计

随着科学技术的发展,利用水、酒精或水银等物质受热后体积发生膨胀的原理制造的为上述各种温度计已越来越不能满足需要。因为,即使是水银玻璃温度计,测量的最高温度最多只能达到600℃而且水银-玻璃温度计易碎,损坏后水银泄地会造成环境污染,因此不久就出现了所谓压力式温度计和双金属温度计。

压力式温度计是利用气体、液体或低沸点液体作感受温度变化的物质放在一个温包7内,当温度变化时,和温包相连的毛细管6及弹簧管3内的压力就发生变化,使弹簧管膨胀并使其自由端发生位移然后通过连杆4和传动机构5带动指针1,在刻度盘2上直接显示温度值。但这种温度计的测量范围也只能达到100℃~+600℃。

双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属组成的双金属片制作的温度计,双金属的一端固定,另一端为自由端,当在常温下(比如在20℃)是平直的双金属片在受温度变化作用时,因两种金属的膨胀系数不一样,它就会发生弯曲,自由端就会产生位移,弯曲越严重，说明温度越高或越低(温度低是向反方向弯曲)。双金属温度计可以做成直螺旋形和平螺旋形两类。它的优点是比水银-玻璃温度计耐用,结构比压力式温度计简单,但测量温度范围也只有-100℃~+600℃。

为了寻找测量更高温度的温度计,科学家们又开始了新的探索。不久就发现,一些金属导体随温度的变化其电阻产生了很大变化。于是发明了以测量金属导体的电阻变化来确定温度变化的热电阻温度计,例如铜、铂、镍、铑、铁、钴热电阻温度计,这种温度计可以测量一200℃~+1200℃的高温。但是,这仍然不能满足测量高温物体和环境的要求,如对于金属熔点和环境温度高达二三千多摄氏度的条件就无法测量。

1821年,德国物理学家汤姆逊(Thomas)发现,当两种不同成分的导体A和B连接在一起形成一闭合回路时,只要两个接点1和2的温度不同,例如t>to，在回路中就会产生一个电动势,这种现象叫热电效应,也称汤姆逊效应。后来,科学家们利用这一原理来测量温度,用这一原理制成的温度计叫热电偶温度计。热电偶温度计的最高测量温度可以达到2800℃。

1900年左右,科学家们发现,物体的温度越高,它向外辐射的能量就越大。根据这一原理制成了辐射温度计,其测量温度范围可以达到3600℃。基本上满足了现代科学技术测量温度的要求。但对一些超高温,如原子弹、氢弹爆炸时产生的温度到底是多少,目前还没有精确测量的方法。

你也许会问,世界上可能达到的最高温度是多少?现在科学家已有结论。他们从大量科学实践中证实,温度是表示物体冷热程度的物理量,它只和物体内的分子平均动能有关。但分子运动的速度不可能超过光速。所以计算证明-自然界上限的温度约为1万亿度(℃)。

是怎样计算出来的呢?根据分子运动的理论，温度和物体内部分子平均动能成比例关系，即:BT=MV2次方除以2。这个公式中,B是比例常数;是分子的平均动能。T就是温度。当然这个计算是很复杂的。只有具备很丰富的理论和实践知识的人才会计算出比例常数和分子的动能,最终计算出温度。