水銀為什么能測溫，水銀體溫計的由來

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原則上，任何特性隨溫度明顯變化的物質都可以用來測量溫度。 我們也可以使用顏色隨溫度變化的物質。當這種物質發出藍光時，人們可以認出溫度很高。當它發出紅光時，人們可以認出溫度很低。

同樣，當溫度上升或下降時，小玻璃管中的水上升或下降。 這是每個密封、充液溫度計的工作原理 然而，如果像水這樣豐富而廉價的東西能如此有效，為什么我們堅持使用像水銀這樣稀有而昂貴的東西呢？

在苐yi個溫度計發明后的幾個世紀里，人類學會了熱力學溫度 因此，較初溫度計定義了溫度 然而，苐yi溫度計不是溫度測量儀器或熱測量儀器，而是溫度測量范圍，其僅指示溫度是高還是低。 這些設備尚未校準到標準范圍，它們只能做出粗略或模糊的評估。

苐yi個溫度計發明被認為是亞歷山大的英雄，一個熱切的工程師，被認為是古代較偉大的實驗者。 他設計的裝置由一根充滿空氣的管子組成，管子的末端浸沒在一小碗水中。 當恒溫器接觸熱表面或冷表面時，空氣會膨脹或收縮，導致空氣-水界面波動。

甚至伽利略的發明也遵循同樣的原則 然而，這些發明不僅沒有刻度，而且對空氣壓力敏感。為了設計一種只對熱有反應的裝置，伽利略的學生約瑟夫·德爾梅迪戈發明了苐yi種密封的內置液體玻璃溫度計 這是苐yi個溫度計，因為它標有刻度 然而，他密封的液體不是水，而是酒精。

在恒壓下，物質受熱膨脹，因為熱量增加了原子的動能，導致它們劇烈運動，從而相互分離。體積的增加在固體中很明顯，例如金屬軌道和橡膠輪胎，以及液體，例如水、酒精、水銀和鹵素。 然而，每種物質的膨脹程度隨著溫度的升高而不同。這個物質常數叫做膨脹系數。

酒精比水更受歡迎，原因很簡單，酒精的膨脹系數更高。

即使很小的溫度變化也會導致其在管道中的體積發生劇烈變化。然而，酒精是如此脆弱，以至于這些變化會導致試管中的酒精性能幾乎不穩定。 隨著溫度的輕微變化，液體界面會不斷變化。這種不確定性令人擔憂，因為當溫度計從一鍋沸水中取出時，讀數將立即變為新環境的溫度，而新環境無法測量我們想要的開水的溫度。

為了避免這種不可靠性，荷蘭發明家丹尼爾·瓦倫黑特用水銀代替了酒精 水銀的膨脹系數高于水的膨脹系數，這意味著其體積隨溫度變化更明顯。 然而，它的變化值幾乎是酒精的六倍。 換句話說，每升高一個溫度，酒精的體積就比水銀大6倍。

這意味著水銀在密封玻璃管中的上升速度比酒精慢得多，但這也意味著溫度計從裝滿沸水的罐子中取出時，下降速度會一樣慢。 它的讀數將有效地不受干擾，使溫度計非常可靠。

在本發明之前溫度計是獨一無二的，它們的讀數不符合任何標準標度范圍。然而，瓦倫黑特提供了一個范圍讀數，適用于所有水銀溫度計，并較終擴展到所有溫度計 這種轉變并不復雜，因為幾乎所有的水銀溫度計都是沃倫海姆自己做的。后來，這個比例略有變化，現在這個溫度計叫做華氏溫度計。

酒精的過敏可以通過它的優點得到補償與水銀相比，酒精便宜得多，不那么稀有而且無毒如果水銀溫度計損壞，實驗室可能需要密封幾個小時，因為吸入水銀會導致嚴重的健康問題 酒精不是這樣的威脅。

更重要的是，水銀冰點是-40℃，酒精冰點是-115℃ 這意味著水銀溫度計不能測量-40℃的溫度，因此它不能經常用于科學實驗室或超導技術制造業。
但酒精是無色的，這迫使制造商向酒精中添加人工染料，使其清晰可見。此外，盡管酒精可以測量極低的溫度，但它不能測量超過78.37℃的溫度，因為這是酒精的沸點 與沸點水銀356.7℃相比，它低得可憐。

雖然我們無法改變水銀罕見、昂貴和有毒的特性，但我們仍然可以突破它的溫度限制。 為了進一步提高沸點，水銀通常用惰性氣體如氮氣密封 惰性氣體增加了液體上的壓力水銀，從而進一步提高了其沸點。

我們還可以通過將其與鉈結合來降低冰點。這些新的水銀-鉈溫度計現在可以測量-62℃的溫度 雖然水銀溫度計有一些小瑕疵，但它被認為是較準確的溫度計。

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