水银为什么能测温，水银体温计的由来

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原则上，任何特性随温度明显变化的物质都可以用来测量温度。 我们也可以使用颜色随温度变化的物质。当这种物质发出蓝光时，人们可以认出温度很高。当它发出红光时，人们可以认出温度很低。

同样，当温度上升或下降时，小玻璃管中的水上升或下降。 这是每个密封、充液温度计的工作原理 然而，如果像水这样丰富而廉价的东西能如此有效，为什么我们坚持使用像水银这样稀有而昂贵的东西呢？

在苐yi个温度计发明后的几个世纪里，人类学会了热力学温度 因此，较初温度计定义了温度 然而，苐yi温度计不是温度测量仪器或热测量仪器，而是温度测量范围，其仅指示温度是高还是低。 这些设备尚未校准到标准范围，它们只能做出粗略或模糊的评估。

苐yi个温度计发明被认为是亚历山大的英雄，一个热切的工程师，被认为是古代较伟大的实验者。 他设计的装置由一根充满空气的管子组成，管子的末端浸没在一小碗水中。 当恒温器接触热表面或冷表面时，空气会膨胀或收缩，导致空气-水界面波动。

甚至伽利略的发明也遵循同样的原则 然而，这些发明不仅没有刻度，而且对空气压力敏感。为了设计一种只对热有反应的装置，伽利略的学生约瑟夫·德尔梅迪戈发明了苐yi种密封的内置液体玻璃温度计 这是苐yi个温度计，因为它标有刻度 然而，他密封的液体不是水，而是酒精。

在恒压下，物质受热膨胀，因为热量增加了原子的动能，导致它们剧烈运动，从而相互分离。体积的增加在固体中很明显，例如金属轨道和橡胶轮胎，以及液体，例如水、酒精、水银和卤素。 然而，每种物质的膨胀程度随着温度的升高而不同。这个物质常数叫做膨胀系数。

酒精比水更受欢迎，原因很简单，酒精的膨胀系数更高。

即使很小的温度变化也会导致其在管道中的体积发生剧烈变化。然而，酒精是如此脆弱，以至于这些变化会导致试管中的酒精性能几乎不稳定。 随着温度的轻微变化，液体界面会不断变化。这种不确定性令人担忧，因为当温度计从一锅沸水中取出时，读数将立即变为新环境的温度，而新环境无法测量我们想要的开水的温度。

为了避免这种不可靠性，荷兰发明家丹尼尔·瓦伦黑特用水银代替了酒精 水银的膨胀系数高于水的膨胀系数，这意味着其体积随温度变化更明显。 然而，它的变化值几乎是酒精的六倍。 换句话说，每升高一个温度，酒精的体积就比水银大6倍。

这意味着水银在密封玻璃管中的上升速度比酒精慢得多，但这也意味着温度计从装满沸水的罐子中取出时，下降速度会一样慢。 它的读数将有效地不受干扰，使温度计非常可靠。

在本发明之前温度计是独一无二的，它们的读数不符合任何标准标度范围。然而，瓦伦黑特提供了一个范围读数，适用于所有水银温度计，并较终扩展到所有温度计 这种转变并不复杂，因为几乎所有的水银温度计都是沃伦海姆自己做的。后来，这个比例略有变化，现在这个温度计叫做华氏温度计。

酒精的过敏可以通过它的优点得到补偿与水银相比，酒精便宜得多，不那么稀有而且无毒如果水银温度计损坏，实验室可能需要密封几个小时，因为吸入水银会导致严重的健康问题 酒精不是这样的威胁。

更重要的是，水银冰点是-40℃，酒精冰点是-115℃ 这意味着水银温度计不能测量-40℃的温度，因此它不能经常用于科学实验室或超导技术制造业。
但酒精是无色的，这迫使制造商向酒精中添加人工染料，使其清晰可见。此外，尽管酒精可以测量极低的温度，但它不能测量超过78.37℃的温度，因为这是酒精的沸点 与沸点水银356.7℃相比，它低得可怜。

虽然我们无法改变水银罕见、昂贵和有毒的特性，但我们仍然可以突破它的温度限制。 为了进一步提高沸点，水银通常用惰性气体如氮气密封 惰性气体增加了液体上的压力水银，从而进一步提高了其沸点。

我们还可以通过将其与铊结合来降低冰点。这些新的水银-铊温度计现在可以测量-62℃的温度 虽然水银温度计有一些小瑕疵，但它被认为是较准确的温度计。

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