温度计是谁发明的推荐文章1:原来体温计是这样发明的 测体温最早用的是蛇形瓶

  “战疫”防控期间,被广泛运用在高速路口、机场、火车站、小区、超市门口等公共进出场所的重要物资,除了口罩,那就是体温计了。现在的体温计分为玻璃(水银)体温计、电子式体温计、多功能红外体温计、片式体温计、“药片式”内服体温计等,运用较多比较方便的是电子式体温计、多功能红外体温计。那么,我们来回顾一下,体温计以及温度计的发明历程,尤其是那需要精确到小数点后一位的刻度又是怎么规定的。


  温度计的灵感来自学生


  温度计的发明是西方近代科学革命的产物,发明者大名鼎鼎,学过物理的人都认识,就是伽利略。


  伽利略·伽利雷(1564年~1642年),意大利天文学家,物理学家和工程师,被称为“观测天文学之父”、“现代物理学之父”、“科学方法之父”、“现代科学之父 ”。


  伽利略发明温度计的灵感来自于自己的学生。在一次课堂上,他问学生:“把不同温度的水,装进瓶中,会有什么现象发生呢?”同学们各抒已见,其中有一位同学不经意地说:“是不是像气球可以增大也可以缩小?”学生的回答启发了伽利略,这位爱动脑筋的物理学家立刻在想,从水的体积变化,不也就能测出水的温度变化了吗?


  很快,他发明了世界上第一支温度计,还是个气体温度计。


  温度计很简单,就是一根细长的玻璃管,一端开口,另一端是一鸡蛋大小的玻璃泡。使用时,先用手把玻璃泡捂热,然后让玻璃泡一端在上,把玻璃管竖直插入到水中,这便形成了一个简单的气体温度计。当外界空气上升或下降时,玻璃管中水柱就会下降或上升。如果在玻璃管上标识上刻度,便可以指示温度。不过由于这种温度计会到受到气泡内空气温度以及外界气压的影响,所以误差比较大。


  只要有了巨人,那么就会有站在巨人肩膀上的更多有心人,伽利略的朋友、意大利帕多瓦大学的医学教授桑克托留斯便是一位。


  他在1612年发明了一种蛇形的气体温度计,上端的玻璃泡可以放入病人口中,从下方水柱查看病人体温的变化。这是世界上最早的体温计。


  液体温度计后续的重大进展是由托斯卡纳的大公斐迪南二世组织完成的,他是佛罗伦萨西芒托学院的创建人之一,也是伽利略的学生。1654年,他们设法改进了老师所创造的温度计。斐迪南发现酒精在受热或变冷的时候,体积变化很大。他就用酒精来代替空气,装在玻璃球里,再把玻璃球加热,让一部分酒精成为蒸汽,酒精蒸汽把玻璃管里的空气全赶跑了,第一个不受大气压力影响的真正温度计就这样诞生了。人们只要用尺量一下玻璃管里酒精的高度,就知道温度的高低了。


  后来,人们给温度计里的酒精染成了红色,观察起来就更加清晰了。通常用来测量气温的温度计,里面装的就是染红的酒精。


  但是酒精温度计有个缺点,酒精在78摄氏度就要沸腾,到了这时候,玻璃管里模糊不清了。到了1695年,才有人用水银来代替酒精。水银要到357摄氏度才沸腾,水银温度计可以测的温度,就比酒精温度计高得多。


  1865年,英国的阿尔伯特发明了一种很有特色的体温计,特点是储存水银的细管里有一狭道,当体温计接触人体后,水银很快升到人体实际体温处,取出后水银柱不下降,而是在狭道处断开,使狭道以上部分始终保持体温度数。这种温度计受到了临床的欢迎和普及应用。


  华氏度的创立者


  温度计有了,接下来我们回顾一下统一刻度的历程。


  1701年罗默制作了一种酒精温度计,他用水的沸点作为上固定点,定作60°;融化的冰的温度为下固定点,定作7.5°;冰和盐水混合物的温度定作0°。1708年华伦海特拜访了罗默,参观了罗默制作的温度计。回来后,华伦海特对罗默的刻度方法作了多次改进,写成一篇关于不同液体的沸点的论文,把水的沸点定作212°。为了纪念华伦海特,华氏温标的单位记作:℉。目前世界上的主要国家,只有美国还在沿用华氏温标。


  1742年,瑞典人摄尔修斯又想出了一个办法。他把水结冰的温度作为0度,把水沸腾的温度作为100度。摄尔修斯创造的刻度办法,比华伦海特的简便得多,所以更受到人们的欢迎。用这个刻度办法制成的温度计,叫做摄氏温度计,量出来的温度就是多少摄氏度,用“℃”来表示。


  1867年,伦敦医生奥尔巴特制成细小便利的体温计,从此体温计才为医学界普遍采用。1868年,德国医生翁德利希首次提出“发烧状况因疾病而异,不同疾病会呈现出不同的体温变化曲线”。从此,体温测量开始成为医生在诊断疾病时的必要环节和重要依据,也成为家庭必备的常用医学器械之一。


  后来,大家发现水银体温计的生产和使用过程中有引起汞中毒的危险,于是陆续发明了“药片式”内服体温计、电子式体温计等。


  中国版“温度计”从冰瓶到照子


  汝瓷试火片(资料图片)


  再来看看中国人测温的历史进程。


  在中国的科技文化发展史上,远至春秋战国时期,已有不同的温度范围——冷冻、常温、高温等温度测量工具和技术。


  先秦《吕氏春秋》:“见瓶水之冰,而知天下之寒。”这种“冰瓶”也叫“水瓶”,早在先秦时期就已经出现,其实现在看来很好理解,瓶子中装上水,如果水结冰了,表明气温很低,进入寒冬;如果冰融化,则气温回升。这可谓是中国最原始的一种温度计,被视为现代温度计的雏形。


  另外,古人还摸索出了更为高级的检测温度的办法,就是烧制陶瓷用的“照子”(火照子)。这个照子简单说就是用来判别窑火温度的泥胚样品,通常为片状,中间打孔,与陶瓷胚料同时放入窑中烧制。在烧制的过程中,窑工可以通过铁钩取出照子,观察其烧结程度,这样就可以判别窑内的温度达到了什么程度。为啥叫“照子”呢?原来,东汉晚期的三国时代火照子叫“铜镜”,宋代因避宋太祖祖父赵敬的名讳,将“镜”字改为“照”或“鉴”,故称铜镜为“照子”或“铜鉴”。


  那么,温度计是什么时候进入中国的呢?


  清康熙年间,在华的传教士最早把温度计相关知识引介到国内。1664年,比利时人、耶稣会传教士南怀仁完成的《灵台仪象图》就绘有他制作的温度计。1671年,南怀仁完成了《验气图说》,其中就专门谈及温度计的制法、用法和原理。在南怀仁之后,有说法称法国来华的白晋留下一份手稿《验气寒暑表说》,不但介绍了德国格里克、英国波义耳就温度计研究的新进展,而且对比了新旧两种温度计。其中旧式温度计是一种气体温度计,而新式温度计便是前述斐迪南二世发明的水银温度计。


  不过,虽然康熙年间已经传入紫禁城温度计、气压计等,到了雍正、乾隆时,他们对之仍一脸茫然,因为早年的那些仪器,早已束之高阁。而且,国外有科学家,中国也有,清初的黄履庄,在扬州时“因闻泰西几何比例,转捩机轴之学”,遂制出诸多奇器,其中就有“验冷热器”,即温度计。


  本版文/半岛记者 张文艳综合整理


  温度计是谁发明的推荐文章2:体温计的前世今生:第一支体温计是怎样诞生的?在没有体温计之前,人们是怎样判断体温的?

  在发达的现代生活中,我们对各式各样的体温计早已司空见惯。不过,所谓“饮水思源”,每天都在使用体温计的你,知道第一支体温计是怎样发明出来的吗?在没有发明体温计之前,人们又是怎样判断体温的呢?


  今天,饺饺就为你讲一讲体温计的进化史。


古代人是怎样判断有没有发烧的呢?

  中国古代人对温度只有“寒、冷、凉、温、热、烫”等定性的描述,所以想要准确把握温度,就要靠丰富的经验积累。中医讲究“望闻问切”,特别是老中医,会通过触诊和切脉的方法来判断病人是否发热,甚至会采用舌头舔的方式。中医还能通过脉象来确定病人是否发热,并辨别出是“外感发热”还是“内伤发热”。


  而在古欧洲,现代医学普及之前一直沿用的是古典希腊医学,还有在此基础上发展起来的“拜占庭医学”,最知名的就是“体液学说”。


  古欧洲人认为,人体是由血液、黏液、黄胆汁和黑胆汁这四种体液构成的,四种体液在人体内失衡就会出现发烧等症状。古欧洲人对“发热”的判断也是通过经验积累,多通过观察手掌颜色来判断发热到什么程度,和中医一样,没有可量化手段。


  一旦生病,就要通过催吐、放血、灌肠等方式使患者排出多余体液,恢复体液平衡,可谓是相当的简单粗暴。


伽利略和桑克托留斯:体温计的灵感,来自一场朋友间的闲谈

  说到体温计,就不得不说温度计。


  最早的温度计发明于1593年,是由著名的意大利科学家伽利略发明的;而体温计的发明,则于1609年出自伽利略的朋友、意大利帕多瓦大学医学教授桑克托留斯之手。


  大家都知道,温度计的灵感来自气体热胀冷缩的原理。我们现在使用的温度计,玻璃泡是在下面的,而伽利略发明的第一个温度计则是玻璃泡在上,而且比现在体温计的玻璃泡大得多,下端连接着一条细长的开口玻璃管。


  使用者先用把温度计上端的玻璃泡加热,再把玻璃管垂直插入水中。随着外界气温变化,玻璃管中的水柱就会上升高或降低。但是,这种温度计结构简陋,容易受到气压等外界环境影响,所以测量误差比较大。


  后来,在某一次闲谈中,伽利略的朋友桑克托留斯教授从中得到灵感,突发奇想:温度计是测气温的。要是让发烧的病人含住玻璃泡,是不是就能测量出体温啦?于是,桑克托留斯对伽利略的温度计改造了一番,发明出了世界上第一个体温计。


  我们总以为,伟大的发明都要有个惊世骇俗的开头,但其实大多数发明的起源都是那么朴实无华——可能是一场朋友之间的闲谈,可能是一次出于好奇的尝试。世界上第一个体温计的发明就是这么简单:发热病人口含大玻璃泡,医生观察水柱高度变化,测得体温。


  (饺饺实在找不到相应的图片,请大家自行脑补。可能和口吞电灯泡的场景差不多?)


“沸点”概念的提出与体温计刻度的标准化

  虽然桑克托留斯的体温计有刻度,但每个温度计的刻度都不一样,很难“标准化生产”。每做出一个体温计,都要经过很久的测试后才能标上刻度。


  直到1691年,意大利科学家卡洛·雷纳尔迪尼提出了“沸点”的概念。


  他认为,将水的冰点和沸点作为两个固定点,之间十二等分,可以用来度量温度;通过不同比例混合热水和冷水,可以得到冰点和沸点之间的任一温度。


  后来,经过科学家的反复测算和改进,体温计的刻度终于实现了标准化。而这个看似可以一笔带过的研发过程,实则花了一个多世纪。


“华氏温标”与水银温度计的发明

   1714年,德国物理学家丹尼尔·加布里尔·华伦海特发明了“华氏温标”和“华氏温度计”。


  后来,一位医生向他抱怨说现在的体温计体积太大了,每次量体温要花20分钟,用起来很不方便,所以华伦海特开始想办法减小体温计的体积,最终决定替换掉体温计中的水,用酒精和水银作为新材料,研制出了体积更小、测量时间更短的酒精和水银体温计。


  德国物理学家丹尼尔·加布里尔·华伦海特


  在这里,饺饺要开个小差:大家猜猜,欧洲在忙着发明体温计的时候,中国在做什么呢?


  其实,大家略微推算就能得出当时正值清康熙年间。温度计的相关知识,正是在那时由在华传教士传入中国的。最具代表性的是比利时传教士南怀仁,向当时的中国人普及了温度计的制作、用法和原理,并编纂了温度测量方面的书籍。


  另外,据史料记载,南怀仁是个“硬核技术男”,1662年还给当时8岁的康熙帝做过一个长65厘米的蒸汽动力玩具小汽车......有种打破次元壁的赶脚呢。


电子体温计、片状体温计、内服体温计......新型体温计层出不穷

  随着现代医学的不断发展,在19世纪,西方临床医学诊断学有了很大进步。


  1868年,德国医生翁德利希首次提出“发烧状况因疾病而异,不同疾病会呈现出不同的体温变化曲线”。从此,体温测量开始成为医生在诊断疾病时的必要环节和重要依据,也成为家庭必备的常用医学器械之一。


  后来,大家发现水银体温计的生产和使用过程中有引起汞中毒的危险,于是大家开始思考,如何可以不用水银,而且更快速地测量体温。


  1984年,大卫·菲利普斯发明了红外线耳温计,通过测量人体耳道和鼓膜的热辐射来测定人体温度,使体温测量更方便快捷;


  之后,美国科研机构发明了“片状体温计”。这种体温计只有薄薄一片,上面布满了附有数字的排列整齐的圆点,使用者可以根据圆点颜色的变化确定体温。这种体温计不含水银和玻璃,不会破碎,可以一次性食用,避免交叉感染,深受大家喜爱。


  2019年3月14日,日本东北大学研究人员最新发明一种“药片式”内服体温计。这种温度计只有药片大小,里面有温度感应器和微型集成电路,每隔30分钟测量一次体内温度并发送数据,使用完毕后可随排泄物排出体外。


小结:

  一个看似不起眼的温度计,其实经过了科学家几百年的研究与改进,是人类智慧的结晶。


  不过,由于水银体温计造成了严重的环境污染和安全隐患,已在以欧盟各国为首的多个国家被禁用。


  下一个登上历史舞台的,又会是谁呢?


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  温度计是谁发明的推荐文章3:水银体温计,是怎么做出来的?

  大家都知道,伽利略发明了第一支温度计...今天我们要写的就是这平平无奇,但是国民度一级棒的温度计了。虽然近来街上用的、店里卖的,都已经是红外额温枪、耳温枪的天下了,但是谁心里没有一只怀旧的水银体温计呢?


  测温原理


  玻璃管温度计是利用了液体热胀冷缩的原理,不同液体有不同的热膨胀系数,随着温度的变化,体积也会变化。伽利略当年用的是水当媒介,而现在常见的有水银、酒精、煤油等介质的温度计。我们再考虑上沸点和凝固点的温度,温度计也就有了不同的适用场景,比如水银的凝固点是 -39℃,在大东北严冬的室外,可能就要凝固没法量温度了...而酒精的沸点 78.5℃ 也不能用来测高温的液体…


  不过因为水银暴露在外,会对健康和环境不利,我们九年义务教育的时候都在书上学到过日本那个水俣(yǔ)病吧?现在根据国际上《关于汞的水俣公约》,从今年起,我国也将禁止生产和进出口含汞产品,水银温度计也将逐渐退出历史舞台(边写边抬眼看了手边的这根绝版货)...


  玻璃管拉颈


  温度计是由充满水银的玻璃泡和刻着刻度的玻璃直管构成的。首先要对直管进行拉颈处理。把玻璃管固定住,玻璃管边旋转,边被火焰加热。


  玻璃管下方就用气泵打入空气,就让加热的玻璃管区域会逐渐形成一个气泡,因为玻璃已经软了,就跟小口吹了个气球一样...其他未加热的地方,则还是细细的管道。


  把玻璃管在气泡处折断,断口就形成一个漏斗状...这是我们体温计的直管部分了。


  接泡处理


  接泡处理指的是底下那个装水银的玻璃泡,要把它和玻璃直管结合在一起。取一根较短的中空玻璃管子,把这个漏斗插入短玻璃管子上。


  同样上头的直管边旋转,边被火焰加热,好让它们熔接在一起。


  漏斗和短玻璃棒之间的管道,就这么打通了!


  体温计的缩喉


  体温计和其他温度计有一个重要的区别,就是测完温度后,水银温度计的数据会保持不变,直到你用力地把水银甩回原位(有时候甚至因为甩得过猛而摔碎)...这就要看体温计的特殊结构了,注意看下图,玻璃泡和直玻璃管之间有一个弯曲的细管,叫做「缩口」。


  制作过程就看手艺了:工人在缩喉灯上熔烧喉泡中部,然后镊子再快速一夹,就形成一个弯折的扁狭通道...


  体温计在高温时,水银柱会膨胀上升,而当把体温计拔出时,水银遇冷收缩,就在缩口处断开,直管内的水银就不上不下,进退两难,有种「前面的兄弟,为何不等我」的感觉,也就仍保持原来的水银柱高度不变了。下面画红圈的就是缩口,水银是在这里分的手…


  密封玻璃泡


  接着用火焰加热玻璃泡下部。


  冷却凝固后,就形成一个玻璃泡,这里头是用来存储水银的。


  密封玻璃泡


  水银直接暴露在外面是对人体有害的,所以现在都用高科技的密封灌水银法,下面这个大罐子就是灌水银的装置…先用真空泵抽出玻璃管内的空气,然后真空的玻璃管就能把水银吸入其中。


  密封玻璃管


  灌好水银后,末端被火焰加热并封闭。


  刻度定点


  接着就要给温度计标记刻度点了。以前逛五金店,看摆在那边的温度计们标刻度好像会有些并不完全一样?或长或短,刻度是有些细微差别。之前有一位小可爱对温度计标刻度提出了以下观点:


  逻辑严密,十分正确!就是先灌的水银,然后把温度计放在固定的几个温度,例如 35 、42℃,做个记号进行定点(这里是用小刀标石蜡...)


  因为玻璃管的毛细大小并不完全一样,所以标记的位置也不相同。接着要将这两个标记和一个网格纸进行比较,从而将标定位置相同的分为一类,刻上合适的刻度表,也就是每一支这样操作完成出厂的温度计或体温计,他们的度量都准,但刻线可能并不一样。


  人工检定


  接着还要做人工的检定,这里的活儿还挺多的,比如玻璃表面是否光滑均匀?刻度是否清晰?管内有无杂质等等...体温计虽小,工序真是挺多。


  也只有经过这些工序之后的合格体温计,才可以包装出厂后送到各大医院、诊所、药房、商店进行售卖。


  等等!小编还有话说


  小时候打破温度计,惊奇地发现水银珠在地上居然是圆滚滚的?充满好奇心和求知欲的我兴奋地玩半天(危险!!!请勿模仿!),直到听到声响的家人赶来差点揍我一顿。每每回想,总有一种命大的庆幸和后怕...我都忘记有没有开大窗通风过了...


  校对:Cast + 江小丧


  截图:阳哥


  文中 Gif 截取自 Discovery 的《How it's Made》S12E03 以及央视科教《走近科学》解码科技史20180430》


  :有趣的制造


  编辑:aki


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  温度计是谁发明的推荐文章4:

  温度计是谁发明的推荐文章5:解码科技史|温度计的前世今生

  每个人在出门前都会问自己三件事——我去哪里、我去做什么,以及今天的气温是多少度?其实,人类从很久以前就开始探寻测量温度的方法,尽管那时候人们还没有“温度”这个词的概念,但人们会用身体的感觉来定义冷热变化。


  

  古人发现了许多种方式来感知外界环境温度的变化,早在先秦时期就有记载,吕不韦的《吕氏春秋·慎大览·察今》中有这样的说法:“见瓶水之冰,而知天下之寒、鱼鳖之藏也。”意思是瓶子中装上水,如果水结冰了,气温即低于零下,进入寒冬;如果冰融化,则气温回升。这种瓶子称为“冰瓶”,可谓是中国最原始的一种“感温器”,这是古人利用水在不同温度下的形态变化,来推测环境冷热变化的方法。


  此外,在金属冶炼或烧制陶瓷的过程中,历代工匠都以火焰颜色来判别炉体内温度的高低。所以,火候实际上是古人创造的一种经验的高温目测技术。


  

  直到意大利的著名物理学家伽利略发明了世界上第一支温度计,才开启了新的温度计量时代。那么伽利略的温度计又利用了什么原理呢?原来,他受到了古希腊科学家希罗的神殿圣火启发,利用空气的热胀冷缩原理,制造出了第一支温度计。


  

  后人又根据物质的热胀冷缩和物质熔点、沸点的原理,在伽利略温度计的基础上,进行了多次改进。最终将温度计内的测温物质由空气改为了水银,这也和我们日常使用的体温计如出一辙。别看只是一支小小的体温计,其实蕴藏着很多的奥秘,为什么我们每次测完体温后都需要甩一甩呢?这就和它的内部结构有很大关系了。不小心打破了体温计,有毒的水银暴露在外又该如何处理呢?


  温度计经历逾400多年的时间发展,早已经不再局限于环境温度测量和体温测量,它已成为一个分门别类的科学---温度计量学,为我们生活生产中的各个方面需求提供精确的温度数据。究竟现在我们国家各种各样的温度计量标准是什么样的呢?他们又是怎么保证国内温度量值的统一可靠呢?随着科学技术的发展,电子温度计已经大规模在工业环境替代了水银温度计,因为电子温度计在读数方面有着更准确的优势,也比水银温度计更加安全。


  

  而在需要更高温度的工业领域,出于安全和便捷的考虑,开发了另一种测温方式——红外测温,这使得我们在数十米之外就可以测量到高温物体的准确温度。


  你看,一只小小的温度计,竟然也有如此漫长的进化史。教授在结尾也要友情提示一下,传统的水银体温计在用完之后可不要随意乱丢哦,如果不小心打碎了,也要赶紧处理好,避免小朋友或家中的小宠物误食中毒。


  《解码科技史》


  《温度计的前世今生》


  播出时间:4月30日 13:13


  监制/闫东 主编/刘铭 黄丽君


  编辑/石岩 崔龙丫 彭书慧(实习)


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