體溫計的發(fā)明
體溫計是在意大利科學(xué)家伽利略（ Galileo Galilei, 1564~1642 ）1592 年發(fā)明的溫度計的基礎上改進(jìn)而成的。伽利略發(fā)明的第一支溫度計是一根有刻度的直形細長(cháng)玻璃管，封閉的一端呈球形，未封閉的一端插在水里；當周?chē)臍鉁匕l(fā)生變化時(shí)，管內水柱的高低也隨之發(fā)生變化，由此得知氣溫的高低。但是，由于水是露在大氣里的，水柱的升降除受氣溫的影響外，還受到大氣壓的影響，因而僅憑水柱高低測量氣溫的變化往往不準確。為了解決這一問(wèn)題， 1654 年，伽利略的學(xué)生 斐迪南 （ Ferdinand ） 改用酒精代替水，制成了一種不受大氣壓影響的溫度計。但是，由于 酒精的沸點(diǎn)較低，只有 78 ℃ ，這樣就限制了對高溫的測量。 1659 年，法國天文學(xué)家布里奧 （ I. Boulliau ） 利用水銀沸點(diǎn)較高的特性，制成了水銀溫度計，可測得 357 ℃ 的高溫，也可測得 - 39 ℃ 的低溫。 在 1867 年，英國倫敦的一位名叫奧爾巴特 （ Thomas Clifford Allbutt, 1836~1925 ） 的醫生根據測量人體體溫的特點(diǎn)和需要，研制出一種專(zhuān)門(mén)用于測量人或動(dòng)物體溫的 水銀 溫度計，這種體溫計就一直被沿用至今。 1984 年，芬蘭的一位醫療器械設計師又發(fā)明了更方便、準確的電子體溫計。隨后不久，美國的一家醫療器械公司又發(fā)明研制出一種專(zhuān)用于嬰兒的奶嘴式體溫計。隨著(zhù)高新科技的發(fā)展，今后還將會(huì )研制出更先進(jìn)、更科學(xué)、更準確的新型體溫計。
伽利略 . 伽利萊 （ Galileo Galilei )
— 溫度計的發(fā)明者
伽利略 （ Galileo Galilei ， 1564~1642 ） 出生在意大利的比薩城。他對 物理學(xué)、天文學(xué)和哲學(xué)做出了巨大的貢獻 。他 是近代實(shí)驗科學(xué)的先驅者。最初的溫度計就是由 他 發(fā)明的。
一天，他看到一個(gè)小孩正在玩一種玩具 。 這種玩具是在 U 形的玻璃管里裝一半水，將彎管的一端用鉛球密封，另一端用玻璃球密封，使管中的空氣跑不出來(lái)。當在鉛球下加熱時(shí)， U 形管中的水就會(huì )向回退縮，移開(kāi)鉛球下的火源；當鉛球冷卻時(shí)，水就會(huì )升到原來(lái)的位置?？粗?zhù)孩子們開(kāi)心地玩著(zhù)，在一旁的伽利略受到啟示，腦海里產(chǎn)生了一個(gè)新的想法，即利用這種熱脹冷縮的現象來(lái)制作溫度計。經(jīng)過(guò)反復實(shí)驗， 1592 年伽利略終于發(fā)明了第一支空氣溫度計。這種氣體溫度計是用一根 45 厘米 長(cháng)的細玻璃管制成的。它的一端制成空心圓球形；另一端開(kāi)口，事先在管內裝進(jìn)一些帶顏色的水，并將這一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距離地標上刻度。這樣，當外界溫度升高時(shí)，玻璃球內氣體膨脹，使玻璃管中水位降低；反之，溫度較低時(shí)，玻璃球內氣體收縮，玻璃管中的水位就上升。此后，人們根據伽利略的這個(gè)發(fā)明，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，克服氣壓、液體沸點(diǎn)等影響，先后研制出酒精溫度計、水銀溫度計等。
詹姆斯 . 焦耳 （ James Prescott Joule ）
— 對發(fā)現能量轉化和守恒定律的貢獻
詹姆斯 . 焦耳（ James Prescott Joule, 1818~1889 ）出生在英國的曼徹斯特，他 是第一個(gè)用較精確的試驗測定熱功當量的科學(xué)家，對后來(lái)能量守恒定律和熱力學(xué)第一、二定律的發(fā)現過(guò)程起了重大作用，并成為這些定律發(fā)現的主要實(shí)驗基礎，因而得到科學(xué)界的高度評價(jià)。然而，焦耳 的 科學(xué)研究道路并不是一帆風(fēng)順的。
焦耳的父親是一個(gè)釀酒廠(chǎng)廠(chǎng)主，他自幼跟隨父親參加釀酒勞動(dòng)， 因而 沒(méi)有受過(guò)正規的教育。青年時(shí)期，焦耳有幸認識了著(zhù)名的化學(xué)家道爾頓 （ John Dalton, 1766~1844 ） ，道爾頓給予了焦耳熱情的教導， 使焦耳對自然科學(xué)，特別是 對 實(shí)驗科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣， 在他的鼓勵下 ， 焦耳 才 開(kāi)始 走上 從事科學(xué)研究工作 的道路 。
焦耳的主要貢獻是他研究了熱和機械功之間的當量關(guān)系。 焦耳最初的研究方向是電磁機，他想將父親的釀酒廠(chǎng)中應用的蒸汽機替換成電磁機以提高工作效率。 1837 年，焦耳制成了用電池驅動(dòng)的電磁機，但由于支持電磁機工作的電流來(lái)自鋅電池，而鋅的價(jià)格昂貴，用電磁機反而比用蒸汽機成本高。焦耳雖然沒(méi)有達到最初的目的，但他從實(shí)驗中發(fā)現了電流可以做功的現象。
為進(jìn)一步探索 電流熱效應 的 規律 ， 焦耳把環(huán)形線(xiàn)圈放入裝水的試管內，測量不同電流強度和電阻時(shí)的水溫。通過(guò)這一實(shí)驗，他發(fā)現導體在一定時(shí)間內放出的熱量與導體的電阻及電流強度的平方之積成正比。此后不久，俄國物理學(xué)家楞次公布了他的大量實(shí)驗結果，進(jìn)一步驗證了焦耳關(guān)于電流熱效應結論的正確性。因此，該定律被稱(chēng)為焦耳 - 楞次定律。
在完成電流熱效應的研究之后，焦耳又進(jìn)行了功與熱量的轉化實(shí)驗。焦耳認為，自然界的能量是不能消滅的，消耗了機械能，總能得到相應的熱能。因此，做功和傳遞熱量之間一定存在著(zhù)確定的數量關(guān)系，即熱功當量。 1843 年，焦耳又設計了一個(gè)新實(shí)驗 想找到這一關(guān)系 。他將一個(gè)小線(xiàn)圈繞在鐵芯上，用電流計測量感生電流，把線(xiàn)圈放在裝水的容器中，測量水溫以計算熱量。這樣在沒(méi)有外界電源供電的情況下，水溫的升高只是機械能轉化為電能、電能又轉化為熱的結果。這個(gè)實(shí)驗使焦耳想到了機械功與熱的聯(lián)系，經(jīng)過(guò)反復的實(shí)驗、測量，焦耳測出了熱功當量 ，即 1 千卡的熱量相當于 460 千克 米的功。然而，此結果并不精確，焦耳又進(jìn)行了更精確的實(shí)驗。 1847 年，焦耳設計了更巧妙的實(shí)驗，他在量熱器里裝了水，中間安上帶有葉片的轉軸，然后讓下降重物帶動(dòng)葉片旋轉，由于葉片和水的磨擦，水和量熱器都變熱了。根據重物下落的高度，可以算出轉化的機械功；根據量熱器內水升高的溫度，就可以計算水的內能的升高值。把兩數進(jìn)行比較就可以求出熱功當量的準確值來(lái)。隨后，焦耳還用鯨魚(yú)油或水銀代替水來(lái)做實(shí)驗，他用各種方法進(jìn)行了四百多次實(shí)驗，經(jīng)過(guò)更精確地測量，得到的熱功當量值為 1 卡＝ 4.15 焦耳，非常接近目前采用的值 1 卡＝ 4.184 焦耳。在當時(shí)的條件下，能做出這樣精確的實(shí)驗來(lái)，是非常不容易的。 焦耳準確地測定了熱功當量，進(jìn)一步證明了能的轉化和守恒定律是客觀(guān)真理。這一定律的確定，宣告了制造“永動(dòng)機”的幻想徹底破滅。
1850 年，焦耳被選為英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )員，人們?yōu)榱思o念他對科學(xué)發(fā)展的功績(jì)，將功的單位命名為“焦耳”，這個(gè)單位在國際單位制中沿用至今。
（曹宇 供稿）
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