测温装置的设计

㈡ 伽利略温度计的原理

伽利略温度计，指的是意大利科学家伽利略基于物质热胀冷缩原理研制的用于测量温度的工具，其经过数次改进成为现在常用的测温装置。另有基于物体密度随温度变化的原理而设计的如题图所示的彩色玻璃球温度计，亦称伽利略温度计。现主要用于室内环境装饰或作为礼品、收藏之用。

第一支空气温度计虽能测定温度，但人们发现它的测定结果并不精确，因为气体温度计下端是与大气相通的，玻璃管中的水位高度不仅受到空心球中空气温度的影响，而且还受到大气压强的影响。也就是说，即使温度不变，玻璃管内的水的高度也会有所差异。
此时，伽利略手头的其他研究工作十分繁忙，他没有精力对空气温度计进行改进。他的学生斐迪南在老师的指导下，决定用液体代替空气温度计中的空气。
1654年，斐迪南经过对各种液体的试验之后，研制出了世界上第一支酒精温度计。它是往玻璃球里注适量酒精，再加热玻璃球，用酒精蒸气赶跑玻璃管中的空气，然后迅速把玻璃管口封死。这样，它就可以避免大气压强的影响。

可是，经过一段时间的使用，人们发现，酒精温度计也存在不足之处，即当用它测开水的温度时，温度计内一片模糊。原来，水的沸点是100℃，酒精的沸点是78℃，因此将酒精温度计置于开水之中时，酒精早已变成气体了。显然，只有用高沸点的液体代替酒精，才能解决这一问题。1659年，法国天文学家布里奥，利用水银沸点较高的特性，首度制成水银温度计。这种温度计可测得357℃的高温，也可测得-39℃的低温。
后来荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质，制造了更精确的温度计。他观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合时的温度；经过反复实验与核准，最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉，把纯水凝固时的温度定为32℉，把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉，用℉代表华氏温度，这就是华氏温度计。

㈢ （2014临沂二模）如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，足够长玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，

初始时玻璃泡中空气，
压强 P₁=P₀-ρgh₁=1.0×10⁵-1.0×10³×10×0.5=0.95×10⁵（Pa）
温度 T₁=273+27=300K
外界气温变化为T₂时玻璃泡中空气，
压强 P₂=P₀-ρgh₂=1.0×10⁵-1.0×10³×10×0.4=0.96×10⁵（Pa）
由查理定理知：