伽利略温度计的原理

伽利略温度计又称为 空气温度计，是伽利略根据气体的热胀冷缩现象发明的测量气温的仪器。伽利略温度计测量气温时，受到环境气压的影响，实际上应该称为 气压温度计。 

Part202问题

条件大气压强 ，玻璃泡 的体积远大于 管的体积， 时，管内水银柱的长度 ，此高度即为 刻度线。 

问题1管上的温度刻度是否均匀？ 

问题2如果考虑 管的体积带来的微小误差，则测量值为 时，实际温度比 高还是低？ 

问题3如果大气压强变为 ，则测量值为 时，实际温度是多少？ 

Part303分析和求解

——问题1——

不考虑 管的体积，气体发生等容变化，故 

解得 

由于其它量都是常量，可知水银柱的长度 与待测温度 呈 线性关系，故标记的 刻度线是均匀的。代入数据，我们可以得到一些具体刻度位置如下： 

——问题2——

如果考虑 管的体积，则 

变形得 

约定“ ”表示 ，“ ”表示 。 

若 ，则 ，即温度为 。 

实际上 ，可知 。 

由上分析可知，不考虑 管的体积所标注的刻度，测量值为 时， 实际温度低于 。 类似可知，测量温度为 时，实际温度高于 。 

——问题3——

约定“ ”表示 ，“ ”表示 ，不考虑 管的体积，则有 

代入数据可以求解得 ，即 。 

Part404发展

由上面分析可知，尽管伽利略温度计的刻度是近似均匀的（不考虑气体体积变化），但受到外界气压的影响较大，所以其使用价值并不大。后来的科学家在伽利略温度计基础上做了很多改进。1632年法国的雷伊将装置倒置，并用水作为测温物质，但没有密封管口，由于蒸发而影响了测量的准确性。1657年佛罗伦萨西曼托科学院成员提出用酒精替代测温物质，并且密封了管口，从此温度计进入了实用阶段。后来科学家还发明了各种各样的温度计，如电阻式温度计、辐射式温度计、光测温度计等等。 

尽管历史上曾经有过温度计是谁发明的争论，但现代的历史研究一致同意把温度计的发明归于伽利略。尽管伽利略温度计并不完美，但我们还是应该感谢他为科学所走出的这第一步。