第11章 “计温术之父”华伦海特

从伽利略制造出世界上第一支空气温度计起，许多人都试图造出更好的温度计。尽管在原理上大家都是根据液体和气体的热胀冷缩，但他们在技术上始终没有摆脱这样一些因素的困扰：一是大气压变化影响温度的显示，如同样是对人体体温的测试，在山脚和山顶却差异很大；二是对固定温度的选择，因为没有统一的权威性的标准，使得温度的数值概念异常模糊，如同样是对化冰时气温的测量，由于固定点的选择不同，结果出现许多不同的温度数值。第一个真正解决这些难题的人，是荷兰物理学家华伦海特。

华伦海特1686年生于波兰的格但斯克。10多岁的时候，华伦海特的父母突然去世，他的保护人送他到荷兰阿姆斯特丹学习制作科学仪器。不久，华伦海特成了一个吹玻璃的工人。经过在阿姆斯特丹的多年训练后，他定居海牙，开始从事玻璃制品的吹制和贸易。

华伦海特对物理学很有兴趣，曾先后前往柏林、莱比锡、德累斯顿、哈勒等地，通过参观学者及工匠的操作，学到了不少技术。就是在这个时期，华伦海特亲眼目睹了法国人阿蒙顿设计制作的温度计，这个温度计的外形是一个U形管，U形管较短的一臂带有一个空气玻璃泡，较长的一臂中注入水银，以水银面的高度来指示温度。显然，这个温度计的感温介质是空气，与伽利略的发明一样。另外，阿蒙顿选择水的沸点作为固定点，这个选择也谈不上新鲜。但正是受到阿蒙顿的研究的启发，华伦海特开始研究温度计的精确结构，并对各种液体的沸点进行系统的观察研究，试图制作温度计出售。不久，他就得到一个结论：液体都有一个固有的沸点。后来，他又发现沸点并非恒定不变，而是随着大气压强的变化而变化。

华伦海特通过实验研究，决定放弃把水的沸点作为固定点的想法。但是，没有固定点就不能制作统一的、能被大众接受的温度计。显然，必须找到一个新的固定点，他阅读了一些前人的有关制作温度计的记录，发现意大利人曾经把奶牛或鹿的体温作为较高的一个温度的固定点。前人的尝试使他受到启发，他想，人体的体温也许是个恒点，他在自己身上连续做了多次观测实验后，指出人体的体温是一个较好的温度的固定点。

1709年，华伦海特设计制作了一支酒精温度计。他采用了3种在当时技术条件下十分重要的温度作为标记刻度的依据。首先，他将水、冰和氯化铵混合，达到了当时所能记录到的最低温度，将其定为0度。然后他又将水的冰点定为32度，最后将人的体温定为96度。5年后，华伦海特又改用水银作测温物质，制成了水银温度计。这一次，他改将水的沸点作为温度计的上限，定为212度，这样，他可以将水的冰点和沸点之间划分为180度，同时又使得人体体温接近100这个整数。华伦海特制定的这种温度标准被称为华氏温标，用“F”表示。华氏温标的出现，使温度测量第一次有了统一的标准。

在华伦海特设计制造温度计过程中，他还研究了液体的沸点与压强和溶于其中的盐的含量关系，成功设计出了带气压表的温度计。除此之外，华伦海特对计温术的最大贡献，还在于他在温度计中使用了水银。尽管早在他之前，就有人用过水银，但华伦海特的成功在于他发明了净化水银的方法，使水银作为测温物质的优越性真正显露了出来。正是由于这些贡献，华伦海特赢得了“计温术之父”的美誉。

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在华伦海特之后，瑞典的摄尔修斯制造了一支水银温度计，并再次制订了温度标准，他把冰的溶解温度定为0度，把水的沸腾温度定为100度，这就是现在通用的摄氏温度标准。但时至今日，美国等一些国家仍然在日常生活中使用华氏温度。