伽利略温度计.doc

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1、伽利略温度计伽利略温度计(英文：Galileothermometer)是一个包含着透明液体的玻璃圆筒温度计。液体里悬浮着一定数量的重物。那些重物一般是包含有色液体的玻璃容器。当液体的温度改变，它们的密度会随之改变，并且那些悬浮的重物也会上升或下降到一个与周围的液体密度相等的位置。如果重物有非常少的不同，还有被排列为最低密度的在上面，最高密度在底部，这样他们便形成温度标度。温度一般是读取自一个被刻记的在各重物上的金属圆盘。顶面重物的最低重物是表示四周的温度。达到这要求要制造容量少于1/1000克的重物。伽利略温度计的运作是基于浮力原则。浮力一般是指物体浸泡在液体或气

2、体中产生的托力，它也是钢制的小船能漂浮的原因(当然，一支钢制的固体棒自己是会下沉的)。唯一因素去确定一个大物体是否漂浮或下沉在特殊液体，是与物体的质量和物体下沉时取代了液体的质量有关的[1]。如果物体的质量大于液体被取代的质量，物体将会下沉。相反，如果物体的质量比液体被取代的质量少，对象将会漂浮。图一如果有两个物体，每个都是10厘米×10厘米×10厘米的正方体。那么被这个大小物体取代的水的质量就是1公斤。左面的咖啡色物体漂浮是因为水被取代的质量(0.5公斤，一半的物体沉于水，一半在水上面)相等于物体的质量。右面的绿色物体下沉是因为水被取代的质量(1公斤)少于物体的

3、质量(2公斤)。图二不是所有用上面绿色物料做的物体都会下沉。在图二，绿色物体的里面被挖空。现在物体的总质量是0.5公斤，但他的容量仍然一样，所以它像(图一)咖啡色物体一样半浮于水。在上面的例子，物体漂浮的液体被假设为水。水的密度为1kg/L，这代表被上述任何物体取代的水的容量是1公斤。伽利略发现液体的密度会随温度稍微改变。当温度增高，液体密度减少。这就是伽利略温度计运作的主要关键。图三图三显示一个绿色物料做的1公斤中空物体。在左手面的容器，液体的密度为1.001kg/L。由于物体的质量少于水被取代的质量，它浮了。在右手面的容器，液体的质量是0.999kg/L。由于

4、物体的质量比水被取代的质量大，它下沉了。这显示密度的非常小改变也轻易引至几乎漂浮的物体下沉。在伽利略温度计，小玻璃球装了不同(颜色)的液体。每个装了些微不同的数量，它以最轻的在最上，最重的在最下面来排列。玻璃球沉浸的清彻液体并非水，而是一些不活跃的碳化氢(选取它是因为当温度改变，它的密度转变比水的较多)。图四图四显示伽利略温度计在两个不同温度的图表说明(标志在这个例子的温度是华氏).[编辑]注释伽利略于1564年2月15日出生在意大利的比萨城。他从小就表现出强烈的求知欲望。大自然中的一草一木，天空中的星星、太阳，都能引起他极大的好奇。他在17岁那年，按照父亲的意愿

5、，考上了比萨大学医科专业。　　伽利略在学习医学的过程中，认识到人的生病与体温变化有很大的关系，也就是说，通过了解人的体温有助于确定其身体状态。可在当时，医生只能用手触摸病人，凭感觉来推测人体的大致温度。这种方法显然容易产生误差，并不精确。　　伽利略想：能不能发明一种可以精确地测出病人体温的仪器呢?　　于是，伽利略开始构思这种新仪器的使用原理。他想了许多办法，可一个个都被他自己否认了。　　一天，他在沉思之中，看到一位小孩正在玩一种玩具。这种玩具据说是古希腊人发明的。它的结构很简单：在U形的玻璃管里装一半水，将弯管的一端用铅球密封，另一端用玻璃球密封，使管中的空气跑不

6、出来。玩的时候，在铅球下加热，U形管中的水就会向回退缩；移开铅球下的火源，铅球冷却，水就会升到原来的位置。　　伽利略观察着，产生了一个新的想法：“为什么不根据热胀冷缩的现象来制作呢?”　　于是，伽利略便对热胀冷缩现象进行进一步的研究，并在此基础上设计了许多方案。然而，科学发明不可能一蹴而就，他的方案又一次次的失败了。　　寒来暑往，10余年的时间过去了。1593年，伽利略发明了第一支空气温度计。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。它的一端制成空心圆球形；另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距离地标上刻度。这样，

7、当外界温度升高时，玻璃球内气体膨胀，使玻璃管中水位降低；反之，温度较低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就会上升。　　空气温度计的发明，导致了体温计的问世。　　伽利略的一位朋友、帕多瓦大学医学教授桑克托留斯，一直在关注着伽利略研制温度计的进展。当他看到世界上第一支空气温度计后，按照自己的设想和诊病需要，对气体温度计进行了改进，在1600年制成了世界上第一支体温计。　　第一支空气温度计虽能测定温度，但人们发现它的测定结果并不精确，因为气体温度计下端是与大气相通的，玻璃管中的水位高度不仅受到空心球中空气温度的影响，而且还受到大气压强的影响。也就是说，即使温度不变，玻

8、璃管内的水