幾種溫度計的結(jié)構(gòu)與原理
1、“溫度表”
俗稱“寒暑表”。我國氣象上將直接能讀取數(shù)值而無自動記錄裝置的儀器，統(tǒng)稱為溫度表。其種類甚多，如干濕球溫度表、最低溫度表、最高溫度表、地面溫度表等。家庭使用的溫度表，系常見的一種兩端封閉內(nèi)徑均勻的毛細(xì)玻璃管。封閉的下端是圓球或圓柱形，內(nèi)注水銀、酒精或煤油。由于溫度的變化，液柱升降而伸縮。根據(jù)液柱頂端所在位置，即可直接讀出標(biāo)度數(shù)值。
2、“水銀溫度計”
它是利用水銀熱脹、冷縮的性質(zhì)而制造的一種測溫計。高溫可以測到３００多攝氏度。由于熔點關(guān)系，測量-３０℃以下的低溫時則不能使用。制造水銀溫度計，首先應(yīng)選取壁厚、孔細(xì)而內(nèi)徑均勻的玻璃管，經(jīng)酸洗等過程使管內(nèi)潔凈。一端加熱并吹成一個壁薄的球形或圓柱形的容器。水銀是在某種特定溫度下注入球形容器與玻管之中，此時水銀的溫度應(yīng)比以后所測之最高溫度還要高些。然后用火焰將灌滿水銀玻管的頂端封閉。當(dāng)水銀溫度降低時開始收縮，于是在水銀柱的上部管內(nèi)出現(xiàn)一段真空。溫度計的定標(biāo)分度，首先要確定兩個固定標(biāo)點，作為永不改變的標(biāo)記。將溫度計液泡部分，插入在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下正在熔解的冰塊中，當(dāng)水銀柱下降至某一處穩(wěn)定時，刻一記號作為下固定點。然后再將溫度計的整體，置于處在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的水蒸氣中，當(dāng)水銀柱上升停在某一位置不動時作一記號為上固定點。此二固定
點間的距離，稱為基本標(biāo)距。此標(biāo)距的長短與溫度計的管徑以及液泡的容積有關(guān)。將這段標(biāo)距分成１００等分，每一等分即為一度。在下固定點處標(biāo)０°記號，在上固定點標(biāo)１００°記號。在熔點以下及沸點以上還可刻同樣長的標(biāo)度。刻在０°以下的標(biāo)度，稱為冷度，刻在０°以上稱熱度。由于溫度計的基本標(biāo)度被均分為１００等分，
故稱百分溫度計，又稱攝氏溫度計。除攝氏溫標(biāo)外也有采用華氏溫標(biāo)的，此溫標(biāo)以３２°為冰點，以２１２°為沸點，其中等分１８０個
刻度。華氏溫度計用字母Ｆ表示。兩種溫標(biāo)關(guān)系為
Ｆ= ９５ + ３２Ｃ = Ｆ３２℃，（—）。５９
水銀溫度計存在一定的缺點，例如，玻璃管的內(nèi)徑不可能完全相同，盡管每個刻度與每個刻度之間的距離相等，但由于管的內(nèi)徑不同，則每刻度之間水銀液柱的體積并不相等，因而造成誤差。當(dāng)玻璃管內(nèi)
水銀受熱體積膨脹的同時，溫度計的玻璃管及液泡部分的玻璃也受熱
膨脹。結(jié)果所讀出的只不過是水銀膨脹數(shù)值與玻璃膨脹數(shù)值之間的差
數(shù)而已。由于水銀的凝固點（-３８.８７℃）與沸點（３５６.７℃）
的關(guān)系，故它的計量只能在這個范圍之內(nèi)，可以測高溫。若用以測低溫，則必受限制。
3、“酒精溫度計”
構(gòu)造與水銀溫度計相同，唯管內(nèi)裝有含紅色染料的酒精。便于觀察，此種溫度計是用酒精為工作物質(zhì)。因酒精的沸點（７８℃）較低，凝固點在-１１７℃，因此多用酒精溫度計作測低溫物質(zhì)。
4、“煤油溫度計”
煤油溫度計的工作物質(zhì)是煤油，它的沸點一般高于１５０℃，凝
固點低于-３０℃。所以煤油溫度計的量度范圍約為-３０℃～１５０℃。因酒精的沸點是７８℃，凝固點是-１１４℃。酒精溫度計能
比煤油溫度計測更低的溫度，但高于７８℃的溫度它就不能測定了。
從中學(xué)物理實驗室經(jīng)常要測量的溫度范圍來看，煤油溫度計比酒精溫
度計更適用。當(dāng)學(xué)生看到溫度計的刻度在１００℃，卻不加分析地把
溫度計說成是酒精溫度計，這是錯誤的（酒精溫度達(dá)到７８℃就已經(jīng)
沸騰了，豈能有１００℃的溫度刻度）。目前中學(xué)實驗室里所用的裝
有紅色工作物質(zhì)的溫度計，一般都是煤油溫度計，而不是酒精溫度計。
5、“體溫計”
是測量人體溫度用的溫度計。亦稱“體溫表”或“醫(yī)用溫度計”。體溫計的工作物質(zhì)是水銀。它的液泡容積比上面細(xì)管的容積大的多。
泡里水銀，由于受到體溫的影響，產(chǎn)生微小的變化，水銀體積的膨脹，使管內(nèi)水銀柱的長度發(fā)生明顯的變化。人體溫度的變化一般在３５℃
到４２℃之間，所以體溫計的刻度通常是３５℃到４２℃，而且每度
的范圍又分成為１０分，因此體溫計可精確到１/１０度。體溫計的下
部靠近液泡處的管頸是一個很狹窄的曲頸，在測體溫時，液泡內(nèi)的水銀，受熱體積膨脹，水銀可由頸部分上升到管內(nèi)某位置，當(dāng)與體溫達(dá)
到熱平衡時，水銀柱恒定。當(dāng)體溫計離開人體后，外界氣溫較低，水
銀遇冷體積收縮，就在狹窄的曲頸部分?jǐn)嚅_，使已升入管內(nèi)的部分水
銀退不回來，仍保持水銀柱在與人體接觸時所達(dá)到的高度。體溫計是
一種最高溫度計，它可以記錄這溫度計所曾測定的最高溫度。用后的
體溫計應(yīng)“回表”，即拿著體溫計的上部用力往下猛甩，可使已升入
管內(nèi)的水銀，重新回到液泡里。其它溫度計絕對不能甩動，這是體溫
計與其它液體溫度計的一個主要區(qū)別。
6、“高溫計”
測量由物體輻射形成的極高溫度（約１０００℃以上）用的裝置。它用在冶金工業(yè)和其它技術(shù)部門。由于待測溫度的范圍不同。高溫計
的類型亦有多種，如光測高溫計，輻射高溫計，電阻溫度計及熱電偶
溫度計等。
7、“低溫計”
用來測量極低溫度的溫度計。管內(nèi)盛無色酒精及一個啞鈴狀黑色
細(xì)小的玻璃棒，用時平放，溫度降低時酒精收縮，由表面張力作用使
棒下降；溫度升高時，此小棒即附著不動。若再作測定時，可將溫度
計倒立即可恢復(fù)原狀。
8、“電阻溫度計”
利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化而改變的性質(zhì)而制成的測溫裝置。通常
是把純鉑細(xì)絲繞在云母或陶瓷架上，防止鉑絲在冷卻收縮時產(chǎn)生過度
的應(yīng)變。在某些特殊情況里，可將金屬絲繞在待測溫度的物質(zhì)上，或
裝入被測物質(zhì)中。在測極低溫的范圍時，亦可將碳質(zhì)小電阻或滲有砷
的鍺晶體，封入充滿氦氣的管中。將鉑絲線圈接入惠斯通電橋的一條臂，另一條臂用一可變電阻與兩個假負(fù)載電阻，來抵償測量線圈的導(dǎo)
線的溫度效應(yīng)。電阻將按下列公式隨溫度發(fā)生變化：
Ｒ=Ｒ０（１+ａθ）
式中Ｒ是θ℃的電阻，Ｒ０是０℃時的電阻，ａ是常數(shù)。比較精
確的式子是：Ｒ=Ｒ０（ｌ+ａθ+ｂθ２）式中ｂ是第二個常數(shù)。
電阻溫度計在-２６０℃～+１２００℃范圍內(nèi)，可作極精確的測定。
它適用范圍廣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水銀溫度計。可作測溫的標(biāo)準(zhǔn)。
9、“溫差電偶溫度計”
利用溫差電偶來測量溫度的溫度計。將兩種不同金屬導(dǎo)體的兩端
分別連接起來，構(gòu)成一個閉合回路，一端加熱，另一端冷卻，則兩個
接觸點之間由于溫度不同，將產(chǎn)生電動勢，導(dǎo)體中會有電流發(fā)生。因
為這種溫差電動勢是兩個接觸點溫度差的函數(shù)，所以利用這一特性制
成溫度計。若在溫差電偶的回路里再接入一種或幾種不同金屬的導(dǎo)線，所接入的導(dǎo)線與接觸點的溫度都是均勻的，對原電動勢并無影響，通
過測量溫差電動勢來求被測的溫度，這樣就構(gòu)成了溫差電偶溫度計。
這種溫度計測溫范圍很大。例如，銅和康銅構(gòu)成的溫差電偶的測溫范
圍在２００～４００℃之間；鐵和康銅則被使用在２００～１０００℃之間；由鉑和鉑銠合金（銠１０%）構(gòu)成的溫差電偶測溫可達(dá)千攝氏
度以上；銥和銥銠（銠５０%）可用在２３００℃；若用鎢和鉬（鉬
２５%）則可高達(dá)２６００℃。
10、“全輻射高溫計”
它是一種測量高溫輻射源的儀器。將來自輻射源的輻射，經(jīng)凹面
鏡會聚到一塊涂黑的箔片上，此箔片貼在溫差電偶上。根據(jù)測出的溫
差電動勢，即可知道箔片的溫度。于是從箔片上的溫度反映，得知輻
射源的溫度。
11、“最高最低溫度計”
即“息克斯溫度計”。它能指出在測量時間內(nèi)所達(dá)到的最高溫度
和最低溫度，但不能指出確切的時間。管內(nèi)分別裝入水銀和無色酒精，由于酒精與水銀膨脹系數(shù)懸殊，當(dāng)溫度上升時，酒精膨脹，于是迫使
水銀擠向毛細(xì)管內(nèi)而上升，上指針亦隨之而上升，指示到達(dá)最高溫度；當(dāng)溫度下降，則水銀回流至另一管，將下指針推至最低溫度處。
12、“貝克曼溫度計”
它也是一種玻璃管里貯有水銀的溫度計。它的構(gòu)造特點是在裝水
銀的細(xì)管上部，有一個可調(diào)節(jié)水銀量的空泡，通過調(diào)節(jié)水銀的流入量，從而改變可測溫度的高低，但整個管長只允許有幾度范圍的溫度變化。它的用途是能比較準(zhǔn)確地測量溫度差。刻度可直接讀出０.０１℃，可
估計到０.００１℃，相當(dāng)精確。這一溫度計的整個測溫范圍僅有５℃或６℃，所以它能測５℃或６℃的溫度差。
13、“簧片溫度計”
在水銀面上放一短小的鐵棒，當(dāng)溫度變化上升時，水銀推棒前進(jìn)；溫度下降時，水銀縮回，而鐵棒則留在實際溫度所到的最高刻度處。
記錄最高溫度時，將此測溫計橫放。如計劃再作測定時，可用磁鐵將
鐵棒吸回，或?qū)囟扔嬛绷⒓纯伞?/span>
14“氣體溫度計”
利用一定質(zhì)量的氣體作為工作物質(zhì)的溫度計。用氣體溫度計來體
現(xiàn)理想氣體溫標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)。用氣體溫度計所測得的溫度和熱力學(xué)溫
度相吻合。氣體溫度計是在容器里裝有氫或氮氣，它們的性質(zhì)可外推
到理想氣體。這種溫度計有兩種類型：定容氣體溫度計和定壓氣體溫
度計。定容氣體溫度計是氣體的體積保持不變，壓強(qiáng)隨溫度改變。定
壓氣體溫度計是氣體的壓強(qiáng)保持不變，體積隨溫度改變。
15、“定容氣體溫度計”
