知冷知热
冰寒火暖
温度
是一个无法被人们忽略的客观存在
全世界的人类
都有一套相同的
温度感受系统
这使我们
对冷热的感受
基本相同
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在物理学中,温度是表示物体冷热程度的物理量 。于是在描述一个物体是冷是热时,我们要用温度的高低来描述 。如果两个物体温度相同,这就说明它们的冷热程度是相同的,比如对于0℃的水和0℃的冰它们的冷热程度就是相同的,你可能会说明明是冰摸起来会更冷一些呀,但这只是因为冰更吸热,让我们感觉更冷了 。
就像在质量物理学中,五千克的铁,比五千克的棉花重,是很荒唐的说法一样 。类似0℃的冰比0℃的水更冷些的说法也是绝对错误的 。记住,只要温度相同,冷热程度就相同 。这个例子就告诉我们 。感官是不靠谱的 。经常会让我们得出错误的结论 。
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那么我们该如何判断温度的高低呢?
在两千多年前的中国,炼丹师在炼丹的时候发现,随着温度的升高 。炼丹炉中火焰的颜色会经历红橙黄白青的变化 。只有待到炉火纯青,温度最高时,金丹方可练成 。
不过这种方法只能粗略地判断火焰大致的温度范围 。既不适用于日常生活,也很不准确,无法进行科学研究 。所以直到温度计被发明出来,温度测量的问题才被真正解决 。
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温度计的诞生
温度计的历史要追溯到古希腊时代,那个时候一个叫“Hero”的古希腊人发明了类似蒸汽机的东西,而其原理就是热气膨胀 。但要说到温度这个词的出现,不得不提的就是温度计的鼻祖--伽利略 。
他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管,另一端带有核桃大的玻璃泡 。使用时先给玻璃泡加热,然后把玻璃管插入水中 。随着温度的变化,玻璃管中的水面就会上下移动,根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低 。这种温度计,受外界大气压强等环境因素的影响较大,所以测量误差大 。
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后来伽利略的学生和其他科学家,在这个基础上反复改进,如把玻璃管倒过来,把液体放在管内,把玻璃管封闭等 。比较突出的是法国人布利奥在1659年制造的温度计,他把玻璃泡的体积缩小,并把测温物质改为水银,这样的温度计已具备了现在温度计的雏形 。
最终由德国人华伦海特,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 。
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华氏温度计制成后又经过30多年,瑞典天文学家摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度计的刻度,他把水的沸点定为0度,把水的冰点定为100度 。后来他的同事施勒默尔把两个温度点的数值又倒过来(即沸点100度,冰点0度),就成了现在的百分温度,即摄氏温度,用℃表示 。华氏温度与摄氏温度的关系为℉=9/5℃+32,或℃=5/(℉-32) 。
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温度对人类的影响
如果暴露在空气中,人可以短时间停留在零下几十度到零下一百多度的空气里(如果有风,则这个温度阈要显著提高,比如,在-50度情况下,刮10米/秒的风,则带走热量的速度可能相当于静止的-100度的空气)。
南极的科考队员实际上可以短时间有身体部位暴露在空气当中的 。但是,过冷的空气,虽然人不会挂掉,但鼻腔气管和肺可能会被冻伤 。
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水就完全不同,不是水的导热性好,而是它的密度比空气大得多 。全身浸没在0度的水里,未受训练的人可以在瞬间失去知觉;或在5分钟以内结束掉 。但是受过训练的人,可以在0度的水里呆上几十分钟 。(冬泳活动等)但是无论如何也不能在0度的水里呆上几个小时 。如果水温提高10度,则人们可以在水里呆上1个小时或更久,但不会容忍超过半天时间 。20度的水则可以超过一天时间(有营救记录) 。其他的介质比如实验中的干冰(-77度)或液态氮(-196度)则危险得多,但一般不会有人全身浸入的条件 。这些东西接触皮肤会造成瞬间严重的冻伤,因为瞬间的蒸发会使皮肤和皮下组织一下就冻结掉 。
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