温度计,其实比多数人想的早得多。
万历二十一年,公元一五九三年,意大利人伽利略就制出了第一支。
初中生课本上常提的名字,就是他。
那东西极简:一根细长玻璃管,一头敞口,另一头连着个核桃大的玻璃泡。
先烧热泡子,再插进冷水里……热胀冷缩,水柱随温度升降,高低便是刻度。
道理人人都懂,可日常难见。
朱雄英教人做实验时,一壶开水、一盆冰水,铜球滚进滚出,胀缩立现。
早期温度计,靠的就是这点物理本性。
只是太吃材料……玻璃纯度、管径均匀、液体稳定性,差一点,读数就飘。
早期的温度计精度不高,更关键的是,对气压等外部条件极为敏感。
这类器具须由经验老到的匠人手工吹制,材质为玻璃,工序繁复,成品率低,造价自然不菲。
价高、不准、难用……三者叠加,很快便退出日常使用。
半个多世纪后,公元1659年,即大明亡国、清廷立国十五年之际,白旗国的布利奥造出一种新式测温器。
他将玻璃泡做得更小,内部填充物换成了水银。
世界上第一支具备现代意义的水银温度计就此成形,尽管结构尚显简陋。
又过五十年,时值康熙四十八年(1709年),华伦海特着手以酒精为感温介质试制温度计。
酒精成本较低,但杂质多、纯度难控,热胀冷缩特性也不稳定,因此始终未能广泛铺开。
后来有人在布利奥原设计基础上继续优化:仍用水银,却改进了毛细管内径、玻璃泡容积与刻度标定方式,使读数更可靠。
这种改良版,便是后世所称的“华氏温度计”,也成为沿用最久的经典样式之一。
水银相较酒精,获取更容易。
彼时高浓度酒精需反复蒸馏粮食酒液,耗粮耗工;而水银可从朱砂焙烧中提取,工艺相对成熟。
且水银热胀冷缩反应更明显,升降温时液柱变化清晰,读数直观。
至于民间常见的体温计为何只标35℃起?因玻璃泡与毛细管连接处设有一道微弯窄颈。
早先的体温计没有这道隔断,必须含在口中持续测量……一旦取出,水银遇冷收缩,液柱立即回落,无法读数。
夹在腋下更不可行:既不便观察刻度,又碍于礼防,医者不可能掀衣查看。
于是常有前一人刚取下,后一人立刻入口的情形。
不洁,但当时无人质疑。卫生意识尚未形成,人们只觉方便即可。
含于口中,实为当时唯一可行的读数方式。
待后来洁净观念渐起,才有人想到加设阻断结构:升温时水银顶开窄颈进入毛细管;降温后,因表面张力与狭窄通道阻力,已上升部分被卡住,无法回流,读数得以保留。
实际上,水银温度计理论测温区间极大,从?39℃至357℃皆可覆盖……这由水银自身凝固点与沸点决定。
但日常极少用到极限值,否则玻璃易爆、毛细管易堵,器具寿命极短。
朱雄英眼下只需零至一百摄氏度的量程。
他要酿酱油、蒸酒曲,非做精微实验,不必追求极端精度。
水银温度计虽有偏差,但在当前技术条件下,这点误差完全可接受。