温度计工作原理.doc

温度计工作原理看看屋里屋外，您会发现有许多设备，它们的作用就是测量温度的变化： 院子里的温度计可以告诉您外面多热或多冷。 厨房里的肉类和糖果温度计可以测量食物的温度。 加热炉里的温度计可以控制什么时候开关。 烤箱里的温度计可以保持设定的温度（热）。 冰箱里的温度计可以保持设定的温度（冷）。 药柜里的体温计可以准确测量一个小范围内的温度。 所有这些设备都在以某种方式测量温度。在本篇文章中，我们将了解现在使用的各种温度计技术及其工作原理。您还可以制作自己的温度计！球状温度计就是您可能从小就在用的玻璃温度计。这种温度计含有某种液体，通常是水银。 球状温度计依据的是一个简单的原理，即液体的体积会随温度的变化而变化。液体变冷时收缩，变热时膨胀，这一原理同样适用于气体，也是热气球的工作原理。 您可能每天都会接触液体，但是您可能没有注意到，水、牛奶和食用油的体积都会随着温度的变化而变化，这些变化是相当小的。所有的球状温度计都使用一个大大的球和一根细细的管子来突出体积的变化。如果您自己动手做一个球状温度计，您就会亲眼看到这一点。下面就是您需要的物品： 带不透水密封盖的玻璃罐或玻璃瓶，盖子应为金属或塑料制成的旋盖。我用的是1360克的苹果酱罐。罐子必须是玻璃的，这样您挤压它时，它的形状不会发生改变。 一把钻头，或一把锤子和一颗大钉子。 一些橡皮泥、油灰、填缝剂或口香糖。 吸管，约23厘米长，越细越好，最好是透明的。 一些食用色素（非必需）。 制作温度计： 1. 在罐子盖上打一个孔，孔的大小应尽可能地接近吸管的直径。 2. 将吸管的一端插入孔中，然后密封孔的四周，要用橡皮泥把盖子的内外两侧都密封住。完成后，它看起来应该是下面这样的： 3. 将罐子注满冷水。您可以灌满水，然后放在冰箱里过夜，或者另外找罐子制一些冰水，然后将冰水倒入您的罐子里，在这一过程中不要把冰倒进去，罐子里您要的只是水。如果您愿意，可以加一些食用色素，然后摇一摇。 把罐子放在桌子上以保持平稳，您要把罐子注满冷水，要尽可能地满而又不会溢出来。 4. 按照上面图中所示，把罐子盖上。当您旋上盖子后，可能会有一点水溢出来，吸管里可能也会看到一点水，这没关系。 5. 把罐子放到厨房的水槽里，塞上水槽塞，然后放热水到水槽中，至水槽半满。 注意观察吸管中的液面，将会发生奇怪的事情：您会亲眼目睹罐子里的水在膨胀！随着罐子里的水越来越热，它就会膨胀并沿着吸管上升。这种膨胀每天都会发生，只是由于膨胀量太小，我们不会真正注意罢了。在这里，由于我们把膨胀的水引入一根很细的吸管，膨胀就变得明显多了。我们可以真真切切地看到它在发生。 您制作的就是一个简单的球状温度计，而且用起来很不错。如果愿意，您可以校准，那它就会相当准确地报告温度。但是，这个温度计也存在一些问题： 由于使用的液体是水，它无法测量0摄氏度以下的温度，因为水会结冰。同样，它也不能测量高于100摄氏度的温度，因为水会沸腾。 由于“球体”（罐子）很大，温度计要用很长时间才能达到与测量对象相同的温度，也许是一个小时。 由于管子的顶端是开口的，水会蒸发，并且可能会落入灰尘和碎屑。 将水银密封到一个小的玻璃温度计中就可以解决这些问题。球体小意味着它可以很快达到测量对象的温度，温度计的管子也非常细，而且水银还可避免水的结冰和沸腾问题。 如何校准温度计？常用的刻度有两种： 华氏温标丹尼尔华伦海特（Daniel Fahrenheit）随意决定在水的冰点和沸点之间划分为180度，并把水的冰点定在32度。于是，他制作了一个温度计，把它插进冰水里，把玻璃上的水银面标为32度。然后，他把同一温度计插入沸水中，把水银面标为212度。之后，他在这两点之间作了180个均匀分布的标记。 摄氏温标安德斯摄尔修斯（Anders Celsius）随意决定在水的冰点和沸点之间划分为100度，并把水的冰点定在100度。不过，后来人们将他的刻度反了过来，所以水的沸点变为100度，而冰点变为0度。 正如您所看到的，我们平常使用的温度刻度完全是随意确定的！如果愿意，您也可以提出自己的刻度。使用水的冰点和沸点作参考点很好，因为它们很容易再现，但这并不是说您不可以使用其他刻度。 球状温度计的优点是测量准确，但是，如果目的是要控制温度，它们就不太适宜了。双金属片温度计采用金属制作，因此比较容易控制温度。 双金属片温度计依据这样一个原理，不同的金属在变热时以不同的速率膨胀。将两种不同的金属焊接在一起，您可以制作一个能经受高温的简易电控制器。这类控制器通常可以在烤箱中找到。下面是总平面图： 两种金属组成双金属片，这也是其名称的来源。在上图中，如果是用在烤箱中，应选择让绿色金属比蓝色金属膨胀得更快。在冰箱中则应选择相反的设置，这样随着温度的升高，蓝色金属比绿色金属膨胀得更快，金属片向上弯曲，形成接触，从而接通电流。可以通过调节金属片和触片之间空隙的大小来控制温度。 您会经常发现较长的双金属片会盘绕成螺旋状。院子里的刻度盘温度计一般会设计成这样。将非常长的金属片盘绕起来，可以极大增强它对微小温度变化的敏感度。加热炉恒温器中应用了同样的方法，线圈