人類從很久以前就開始探尋測量溫度的方法，盡管那時候人們還沒有“溫度”這個詞的概念，但人們會用身體的感覺來定義冷熱變化。如今，溫度計經歷400多年的發展，早已不再局限于環境溫度測量和體溫測量，而是為我們生活、生產中的各個方面需求提供精確的溫度數據，且已形成一個分門別類的科學——溫度計量學。

今天，我們就來對溫度計發展史做一個簡單的梳理。

憑經驗感知溫度變化——冰瓶、火候

在古代，人們一般用身體的感覺來定義冷熱變化。除此之外，古人還發現了許多方式能感知外界環境溫度的變化。

早在先秦時期，古人就會利用裝水的瓶子來觀察溫度變化?！秴问洗呵?middot;慎大覽·察今》中有這樣的說法：“見瓶水之冰，而知天下之寒、魚鱉之藏也。”意思是在瓶子中裝上水，如果水結冰了，就可以知道氣溫很低，進入寒冬；如果冰融化了，則氣溫回升。這種瓶子被稱為“冰瓶”，可以說是中國最原始的一種溫度計。在金屬冶煉或燒制陶瓷的過程中，歷代工匠都會以火焰顏色來判斷爐內溫度的高低。

原理：冰瓶是古人利用水在不同溫度下的形態變化來推測環境冷熱變化的方法，火候則是古人創造的一種高溫目測技術。但這都只是經驗感知，無法精確測量。

世界上第一支溫度計——伽利略氣溫計

在溫度計發明之前，了解病人熱度的工具只有手。那時，醫學上已經知道病人的病情和他身體的冷熱相關，但如果碰巧那天醫生也有輕微發熱，或是剛剛摸了比較涼的物體，就會出現不準確的結果。所以，伽利略想發明一個可以測量熱度的工具。1593 年，伽利略最早將空氣的熱脹冷縮現象應用到溫度計的發明中。

原理：當被測的物質（空氣）與玻璃泡接觸的時候，玻璃管內上方的空氣就會因為熱脹冷縮而發生體積變化，使有色液柱相應地上升或下降。參照玻璃管上標明的一些數字，就能測出該物質的具體溫度。這就是世界上第一支標有刻度的溫度計——氣體溫度計。

主要存在的問題：氣體的體積不僅受到溫度的影響，還受到大氣壓的影響。而此時，人們還不知道氣壓的存在，因此伽利略氣溫計并不準確，測量誤差較大，但伽利略沒能解決這個問題。

第一次改進——蛇形溫度計問世

1611 年，伽利略的學生?？送辛羲乖诘谝恢鉁赜嫷幕A上進行了改進?，F在看起來，改進后的溫度計非常古怪。他將氣溫計的直管改成了一個蛇形彎管，將玻璃泡體積縮小，以便塞到病人的嘴巴里。他還在玻璃彎管上面刻了大約110 個刻度來指示溫度的變化，用于測體溫。這就是世界上最早的體溫計。

原理：仍然是空氣的熱脹冷縮，變細、變長的玻璃管可以使測量精確度更高，而彎管更方便使用和讀數。

主要存在的問題：仍然沒有擺脫大氣壓的影響，因此測量也不準確；而且，當時還沒有出現溫度的統一衡量標準。

改進的方向：擺脫大氣壓的影響（將氣體換成液體），更小巧，攜帶更方便。

第一支液體溫度計——從水到酒精的變化

1650 年，意大利的費迪南首先選擇水做液體溫度計，但存在兩個問題：一是水的熔沸點決定了以水做的溫度計的測量范圍較?。?~100℃）；二是水有一個特殊性質，即在4℃時密度最大、體積最小，也就意味著水在0~4℃時是熱縮冷脹的“反膨脹”現象，因此在4℃以下測量就不準了，還會將玻璃外殼撐爆。

費迪南嘗試了多種液體，最后選擇了簡單易得的酒精。因為酒精的凝固點要低得多，且熱脹冷縮現象很明顯。但是，酒精溫度計也存在問題：酒精的沸點為78 ℃， 凝固點-117 ℃（ 測量范圍為-117~78℃），因此酒精溫度計雖然能在低溫下使用，但是不能測量超過78℃的物體，如開水的溫度。

原理：液體的熱脹冷縮。

主要存在的問題：測量范圍不夠大。

改進的方向：使用沸點更大的、熱脹冷縮現象明顯的液體。

第一支水銀溫度計——現代溫度計的雛形

1659 年，法國天文學家布里奧利用水銀沸點較高的特性，制作了第一支水銀溫度計，測量范圍為-39~357℃。這樣的溫度計已具有現代溫度計的雛形。

原理：液體的熱脹冷縮。

主要存在的問題：有一定的測量范圍，下限較高，不適合在較冷的地區使用；水銀有揮發性，且有毒性。

現代測溫技術——溫度計的大發展

隨著科技的發展，各種各樣的溫度計層出不窮，為我們的日常生產和生活提供各種品質的溫度量值，比如熱電偶溫度計、紅外測溫儀。而這一切都是從伽利略氣溫計慢慢發展而來的，相信在未來，還會有更多種類的溫度計來讓我們的生產和生活更加便利。

原理：溫度計已經不再依靠熱脹冷縮現象，而是由溫度變化引起其他量（如電阻等）的變化，再通過數據處理，呈現溫度值的變化。

文/王聰聰 圖/網絡