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温度计的测量原理-液体热胀冷缩示温

咱们真没那么多严谨的“起初、其次、最终”,这就好比咱们聊天气,也不用非得先说.temperature 再说 humidity,往往风大一点,要么是个热浪滚滚的下午,大家就急着摸个感觉。 温度计这东西啊,最早那会儿,那得是不忒准的。咱们先看看水银的。水银是个挺有意思的玩意儿,往温度计里倒进去,它得有个“脾气”:受热就膨胀,受冷就收缩。
这就好比水,忒阳底下晒,水往高处走;冬天在室外,水往低处流。把它装进玻璃管里,管子里的水银就缩得慢,嗖嗖地缩下去,眼看着就好办慌。 后来啊,认了晶体温度计。晶体也是受热变膨胀的,可是膨胀得慢吞吞的,并且好办受环境影响,有时候还没站稳就缩回去了。最牛的是酒精温度计,酒精的膨胀系数比水银大,略微有点热,它在管子里就明显地往外冲。
不过酒精也有缺点,它怕冷,冬天外面的气温低到冰点以下,酒精就会结冰,这就没法测真温度了,只能测“冰点”。 直到目前,玻璃泡里的液体才是咱们的主力军。
一般/平平的液体温度计,用的都是水银要么酒精。水银的益处是膨胀贼均匀,受热就立马膨胀,受冷就立马收缩,并且密度大,流得慢,不好办洒出来。
反过来,酒精的益处是密度小,常温下流得快,但温度变化时,它膨胀得特别明显,对细小的温差也挺敏感。
不过酒精也有费事,它的凝固点是零下十多度,一般低温测不了。 更了得的是那种电子温度计,它就不怕冷也不怕热。你给它充了电,里面有个小小的电子元件,它直接读取温度,不管外面是零下二十多度还是八十多度,它都能显示出来。电子温度计最近特别火,出于撇脱,也不需求那些复杂的校准,只要按个按钮,屏幕上直接弹个数字,手指头一碰就知道多少度。但也有个毛病,那就是读数不是靠眼看,得看屏幕,并且屏幕有时候会有反光,要么显示延迟,有时候会出现这种“假象”,就像你在等红绿灯,绿灯亮了但还没变,你心里还是揪心要变,结局车已经那会儿了,你才惊呼“哎呀,这不就是变了吗?” 实际上咱们测温度,核心就一句话:温度实际上就是物质微观粒子运动快慢的表现。好办点说,就是粒子撞得越猛、跑得越快,我们就感觉越热。 这原理在饮料店里特别常见。
你想啊,一瓶饮料刚进冷柜,里面温度是零下的,粒子都挤在一起,跑得慢,故此是冷的。你拿出来喝一口,温度立马升高,粒子启动互相碰撞了,跑得快了,你感觉不到凉嗖嗖的。再往外面走,阳光晒着,那些粒子又启动乱撞了,温度持续上升。
你看温度计里的水银要么酒精,就是如此跟着粒子的繁华“鼓”起来。 说到数据,咱们得挑点真的例子。有一次在户外测温度,早上出门前,温度计显示还是零上五度,忒阳还没射出来。等到上午十点半,忒阳低低地挂在头顶,温度计突然就跳到了零上二十几度,就连更高。
这五十多度的温差,咱们肉眼看着是明显的,但温度计里的水银和酒精,它们的体积变化也是肉眼由此可见的。早上冷的时候,它们缩得挺慢,需求挺长工夫才能反应过来。下午热的时候,它们又以肉眼由此可见的速度膨胀。 要是要拿个具体的数据讲话,咱们找个标准温度计测个正午的大忒阳。
这时候室温可能达到三十五度,水银柱会顶到刻度上的三十五,酒精柱也会跑到三十五。但要是天气转凉,到了晚上八点钟,室温降到了二十度,这时候液柱会回退到二十。别看变化幅度在视觉上差不多,都是两三十度的差距,但在精密的仪器面前,这种细小程度的变化都算数。 再说说手机里的温度显示。目前大量人怕烫,手机屏幕上有个温度显示,一般显示的是核心温度,比如三十八度五。
这个数据是如何来的呢?它也是靠传感器。
这个传感器受热后,里面的电阻要么电压会形成变化,电子设备把这个变化的数值显示出来。别看原理跟水银柱膨胀有点像,都是靠转变某种物理量来反映温度,但手机的处理方式更数字化,直接变成电流信号再变成数字。 实际上,不同的液体选啥,主要看用途和环境。
比如测人体体温,选水银是出于人体比水银干,不好办有接触反应?不对,人体比水银湿,故此水银接触皮肤会冷一下,不够准。
这时候应急的办法是用酒精测温,酒精怕水,人体里的水分会让它冻住,故此得用擦干药要么酒精棉片蘸点酒精去测,这样读数才准。 还有像空调遥控器,它的温度显示也是类似的原理。内部有个加热元件,通电后发热,里面的液体受热膨胀,推动一个活塞,活塞的位移带动指针,这时候指针指的位置就是当前的温度读数。别看这个过程跟水银柱有点像,但在空调里,液体可能更多是油要么水,出于空调涉及到制冷,水可能会结冰,故此有时候会用油。 咱们再想想,为啥有时候温度计会不准了?可能是出于温度计的玻璃泡附近,温度分布不均匀。刚拿出来的时候,手拿着的地方温度高,水压大,读数就不准。
这时候需求把温度计在阴凉通风处静置待会儿,让里面的液体慢慢跟环境温度“打招呼”,然后再读数。 有时候液体的范围也有讲究。
比如测冰川的温度,这时候得用特殊的低温温度计,出于一般/平平的液体在零下四十度就冻住了,没法用。而测日光照度,就常用光敏电阻,它不需求液体,只要光照强,电阻就变小,电流就变大,以此计算光照强度。 总而言之,温度计就是个把“粒子的繁华”变成“数字游戏”的翻译官。它要么靠液体装进出来的样子来读数,要么靠电子元件直接读出来。
不管用哪种,核心都是感觉到了粒子的状态,然后把这个状态量变成了我们看得见的量。 最终再说个事儿,如何保证测的温度准?实际上挺好办,就是保持环境稳定。别忒接近火炉旁,也别忒靠近空调出风口,找个阴凉通风的地方,静置个两分钟,让温度计和周围的空气“合二为一”,然后再读数。
这样测出来的温度,才是那个最真、最准的温度,能让你知道目前外面到底是个啥温度,是不是该微凉,还是该热着。
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