秋雷催百籽--科学偶然故事/科学的天街丛书

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讲课提问的启示 ——伽利略发明温度计 1592年的一天，意大利物理学家伽利略(1564—1642) 正在威尼斯的帕多瓦大学讲课，边讲边做加热水的实验。 “罐内的水温升高的时候，为什么水会上升？”伽利 略问学生。 “因为水温升高的时候体积增大，水就上升；水温下 降的时候体积减小，水就下降。”学生回答说。 听到学生的回答，伽利略偶然联想到在此之前遇到的 一个问题。 原来，曾有一些医生找过伽利略，恳求他说：“先生 ，人生病的时候体温一般会升高，能不能想个办法，准确 测出体温，帮助诊断病情呢？” 联想到这一问题，伽利略就在学生回答的启发下，利 用热胀冷缩原理，经多次研制，终于1593年发明了泡状玻 璃管温度计。这个温度计的顶端是一个玻璃泡，和它相连 的玻璃管中装着有色液体，倒置在装有水的杯子中来测量 温度。它的工作原理是，当被测温度的物质(这里是空气) 与玻璃泡接触的时候，玻璃管内上方的空气就会因为热胀 冷缩而发生体积变化，使有色液柱对应下降或上升；玻璃 管上标明一些可作标准的“热度”——现在所说的温度。 这就是世界上第一支标有刻度的温度计——气体温度计。 显然，气体温度计是不完善的——大气压强的变化也会使 液柱升降。 当然，用气体的热胀冷缩性质来测量温度的想法，在 伽利略之前早就有了。例如，在公元前200—前100年期间 ，古希腊科学家菲隆(约公元前200年在世)和亚历山大·希 隆(约公元前1世纪在世)就制造过基于空气膨胀原理的测温 器。 伽利略发明气体温度计之后，科学家们围绕温度计的 工作物质、温度标准(即温标，例如定点、刻度及刻度间隔 等)进行了不断地研究，使它更加准确、方便和实用，也进 一步充实了计温学的研究内容。 1611年，伽利略的同事和朋友桑克托留斯对伽利略的 温度计进行了改进，设计了一种蛇状玻璃管气体温度计— —玻璃管上刻着110个刻度，可用于测体温。 1630年，法国医生、化学家兼物理学家詹·雷伊 (1582—1630)把伽利略的玻璃管倒过来，并直接利用水而 不是空气的体积变化来测量物体的冷热程度。因为这种温 度计的管口没有密封，会因水的蒸发而产生误差。这是第 一支用水作工作物质的温度计。 1641年，第一支以酒精为工作物质的温度计首次出现 在意大利托斯卡纳大公斐迪南二世的宫廷里。1644—1650 年期间，斐迪南二世将其不断完善而成为具有现代形式的 温度计：用蜡将注有被染成红色的酒精的温度计的玻璃管 口封住，在玻璃管上标上刻度。因此，一些人将温度计的 发明归功于这位大公。1654年，这种温度计已在佛罗伦萨 普及使用。 另外的一种说法是，在1629年，一个名叫约瑟夫·德 米蒂哥的物理学家兼犹太教师的人，出版了一本叫《花园