華倫海特(Fahrenheit,GabrielDaniel)
德國——荷蘭物理學家
出 生:1686年5月24日
星座:金牛座
出生地:但澤(現(xiàn)為波蘭的格但斯克)
去 世:1736年9月16日卒于荷蘭海牙
曾在德國、英國、丹麥和瑞典旅行學習,拜訪過許多科學家和儀器制造者,獲得儀器制造者的職業(yè)。1717年移居荷蘭阿姆斯特丹,在這里被核準為儀器制造專家。他建立了一個機械車間,制造溫度計、氣壓計、液體比重計和其他物理學和天文學儀器,并潛心于氣象學、物理學方面的研究。
華倫海特 - 生平簡介
華倫海特 |
華倫海特(1686—1736)是荷蘭物理學家。1686年5月24日誕生于波蘭格但斯克。
1701年華倫海特的父母突然去世,他的保護人送他到阿姆斯特丹接受商業(yè)教育。華倫海特在那里學習科學儀器的制作,對物理學很有興趣。1707年他先后前往柏林、萊比錫、德累斯頓、哈勒等地,通過參觀別的學者以及工匠的操作,學到了不少技術(shù)。1708年在哥本哈根遇到了丹麥天文學家羅默(1644—1710年),建立了友誼。1715年華倫海特和數(shù)學家萊布尼茨合作制成測定大海經(jīng)度的時鐘。1724年華倫海特正式確立以他名字命名的溫標。同年,他被選為英國倫敦皇家學會會員。1736年他發(fā)明一種抽水泵,獲得了專利,用這種泵抽干了荷蘭一些低洼地里的水。
1736年9月16日,華倫海特在荷蘭海牙逝世,終年50歲。
華倫海特 - 科學成就
溫度計 |
2.此外,華倫海特發(fā)明了凈化水銀的方法,并且第一次提出了在溫度計中普遍使用水銀的主張,他自己就制作過水銀和酒精兩種溫度計。華倫海特還發(fā)現(xiàn)了水的沸隨大氣壓變化的規(guī)律,應用這一規(guī)律研制成功沸點測高計。
1701年羅默制作了一種酒精溫度計,他用水的沸點作為上固定點,定作60°;融化的冰的溫度為下固定點,定作7.5°;冰和鹽水混合物的溫度定作0°1708年華倫海特拜訪了羅默,參觀了羅默制作的溫度計;貋砗,華倫海特對羅默的刻度方法作了多次改進。把冰水混合的溫度作為低點,定作30°,人體溫度作為高點,定作60°。這就是第一個華氏溫標。
1724年,華倫海特發(fā)現(xiàn)原來的標定刻度給實際使用帶來不便,就把高點改成96°,低點改成32°。后來,華倫海特寫成一篇關于不同液體的沸點的論文,把水的沸點定作212°。華倫海特去世以后,人們把水的沸點作為高點,定作212°F,這樣人體的溫度應該是98.6°F,而不是華倫海特原來定的96°F
3. 華倫海特(DanielGabrielFahrenheit,1686~1736)物理學家。1686年5月14日生于但澤(現(xiàn)格但斯克,波蘭)。曾在德國、英國、丹麥和瑞典旅行學習,拜訪過許多科學家和儀器制造者,獲得儀器制造者的職業(yè)。1717年移居荷蘭阿姆斯特丹,在這里被核準為儀器制造專家。他建立了一個機械車間,制造溫度計、氣壓計、液體比重計和其他物理學和天文學儀器,并潛心于氣象學、物理學方面的研究。
華倫海特1709年發(fā)明了第一只實用酒精溫度計。1714年又改用水銀作測溫物質(zhì)制成水銀溫度計,定出了歷史上第一個經(jīng)驗溫標──華氏溫標,使溫度測量第一次有了統(tǒng)一的標準。從而使熱學走上了實驗科學的道路。最初華倫海特選用兩個固定點:把水、冰和氯化氨或鹽的混合物的溫度作為一個固定點,定為零度,把健康人的體溫作為另一個固定點,定為96度。后又把冰水的混合物作為第三個固定點,定為32度。后來華倫海特又擴展了他的溫標,把水在標準大氣壓下的沸點作為一個固定點,定為212度。1724年正式確立了以他名字命名的溫標,同年華倫海特被選為英國皇家學會會員。華氏溫標規(guī)定冰點(標準大氣壓下冰與被空氣飽和的水之間的平衡溫度)為32度,水的沸點(標準大氣壓下水和水蒸氣之間的平衡溫度)為212度。歷史上以華氏溫標所定義的溫度叫華氏溫度。隨著科學技術(shù)的進步,人們早就不再用華氏溫標。現(xiàn)在一些國家(美國和加拿大等)在許多情況下仍繼續(xù)使用華氏溫度,但這已不是原來的華氏溫標所定義的溫度,而是按下列數(shù)學公式所定義的溫度:tF=32+(9/5)t。tF是華氏溫度的值,t是攝氏溫度的值。華氏溫度的單位為華氏度,常用符號是°F。1華氏度的大小恰好等于5/9攝氏度。
華倫海特還進行過一系列的實驗研究。他發(fā)現(xiàn)了每一種液體都像水一樣有一個固定的沸點,液體的沸點隨氣壓的不同而變化,這一發(fā)現(xiàn)對精密的計溫學是個很大的貢獻。他研究了液體的沸點與壓強和溶于其中的鹽的含量關系,設計成功帶氣壓表的溫度計。1721年他發(fā)現(xiàn)了水在冰點以下仍保持液態(tài)即水的過冷現(xiàn)象。他設計成功新型比重計,編制了物體的比重表。這些為物質(zhì)熱學性質(zhì)的進一步研究奠定了基礎。
華倫海特 - 溫度計的老祖宗
伽利略 |
這具溫度計的老祖宗——空氣溫度計是怎么做的呢?
用一個像雞蛋一樣大小的空心玻璃球,連著一根細細的開口的玻璃管。先用手把玻璃球焐熱,玻璃球里的空氣就膨脹了,一部分從玻璃管溜了出來。這時候,把玻璃管倒插入一只裝有水的瓶子里。當手離開玻璃球以后,玻璃球里的空氣就冷卻了,瓶里的水就上升到細玻璃管里來了。
一具溫度計就這么做成了。天氣熱的時候,玻璃球里的空氣就要膨脹,玻璃管里的水就會下降;天氣冷的時候,玻璃球里的空氣就要收縮,玻璃管里的水就會升高。只要用尺子量一下玻璃管里水的高度,就可以知道天氣的冷和熱的程度了。
裴迪南的改進
伽利略的溫度計有個缺點,它要受大氣壓力的影響。
為什么呢?因為下面裝水的瓶子不是密封的,大氣壓力老是壓在瓶子里的水面上。即使天氣的冷熱沒有發(fā)生變化,大氣壓力增大了,玻璃管里的水也會上升;大氣壓力減小了,玻璃管里的水也會下降。所以,這種溫度計測的溫度是不準確的。
伽利略有個學生,叫裴迪南,他設法改進了老師所創(chuàng)造的溫度計。為了使溫度計不受大氣壓力的影響,必須的把盛水的瓶子密封起來。但是在這樣密封的瓶里,空氣的膨脹和收縮就不大明顯了,于是他想是否可以用液體來代替空氣,把液體裝在連著玻璃管的空心球內(nèi),把玻璃管的一端密封起來,然后把它倒過來,這就成為現(xiàn)在溫度表的形狀了。
裴迪南試驗了許多種液體,發(fā)現(xiàn)酒精在受熱或變冷的時候,體積變化很大。他就用酒精來代替空氣,裝在玻璃球里。再把玻璃球加熱,讓一部分酒精成為蒸汽。等到酒精蒸汽把玻璃管里的空氣全趕跑了,就把玻璃管的口子第一個不受大氣壓力影響的真正的溫度計,就是這樣誕生的。人們只要用尺量一下玻璃管里酒精的高度,就知道溫度的高低了。
后來,人們給溫度計里的酒精染成了紅色,觀察起來就更加清晰了,F(xiàn)在通常用來測量氣溫的溫度計,里面裝的就是染紅的酒精。
各有所長
但是酒精溫度計有個缺點,酒精在78攝氏度就要沸騰,到了這時候,玻璃管里模糊不清了。用酒精溫度計,連水的沸點(沸騰的溫度)也沒法測出來。到了1695年,才有人用水銀來代替酒精。水銀要到357攝氏度才沸騰,水銀溫度計可以測的溫度,就比酒精溫度計高得多。水銀是一種亮閃閃的銀色的液態(tài)金屬,觀察起來也很清晰。現(xiàn)在我們用的測體溫的溫度計,里面裝的就是水銀?墒撬y也有個缺點,它在-39攝氏度就要凝結(jié)成不能流動的固體。所以到了一39攝氏度以下,用水銀溫度計測溫度,就得不到正確的結(jié)果。
到南極和北極去考察的科學家,就沒法用水銀溫度計來測那兒的氣溫。那怎么辦呢?不要緊,可以讓酒精溫度計來擔任這個職務。酒精要在-117攝氏度才凝結(jié)成固體。在地球上面的任何地方,都沒有這樣低的氣溫。
酒精溫度計和水銀溫度計各有所長。它們互相補充,就可以量出-117攝氏度到357攝氏度之間的溫度。
但是科學技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的,人們還需要量更低和更高的溫度,F(xiàn)在,人們已經(jīng)創(chuàng)造了壓力溫度計,可以量-60攝氏度到550攝氏度的溫度;創(chuàng)造了電阻溫度計,可以量-260攝氏度到600攝氏度的溫度,還創(chuàng)造了可以量攝氏幾千度、甚至上萬度的輻射溫度計和光學溫度計。
華倫海特 - 量冷熱的尺子
溫度計 |
德國人叫華倫海特,想出了一個把溫度計上的刻度統(tǒng)一起來的辦法。他把溫度計放在冰雪和鹽的混合物里,看玻璃管里的水銀降到哪兒,就在玻璃管上刻一條線,這時的溫度計作為零度(當年所了解的最低溫度)。再把溫度計放在自己嘴里,看水銀升到哪兒,又刻一條線。把這兩條線之間平分成24格,一格作為一度。后來,他覺得這樣的格子太大,又把每一格平分成4格,一共成了96格,從0度到96度。再用同樣大小的格子,刻出零度以下和96度以上的度數(shù)。其他的液體(如酒精)也可以用同樣方法來定刻度。許多人采用了這種刻度溫度計。因為它是華倫海特創(chuàng)造的,所以叫華氏溫度計,量出來的度數(shù)就是華氏多少度,用“F”來表示。例如水的冰點是華氏32度,就寫成“32F”;水的沸點是華氏212度,就寫成“212F”。
后來,瑞典人攝爾休斯又想出了一個辦法。他把水結(jié)冰的溫度作為0度。把水沸騰的溫度作為100度。把0度與100度之間平分成100個格子。再用同樣大小的格子,刻出0度以下和100度以上的度數(shù)。
攝爾休斯創(chuàng)造的刻度辦法,比華倫特的簡便得多,所以更受到人們的歡迎。用這個辦法刻度的溫度計,叫做攝氏溫度計,量出來的溫度就是攝氏多少度,用“C”來表示。
不過應該說明一點,在工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中,現(xiàn)在都采用1968年國際實用溫標,攝氏溫標現(xiàn)在已經(jīng)廢棄不用,F(xiàn)在所用的攝氏度是國際實用攝氏度而言的。這是隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展,經(jīng)過多次修改的結(jié)果。這方面的知識,你們將來在物理學課程中會學到它,就不在這里介紹了。
華倫海特 - 兩種溫度計
溫度計 |
在他的第五篇論文中,他說:“在解釋關于一些液體的沸點的實驗中,曾講過那時發(fā)現(xiàn)水的沸點是212度;后來通過種種觀察和實驗,認識到這一點對于同一種水和在相同的大氣重量下是固定的,但在不同的大氣重量下它可能很不相同!庇纱丝梢姡1724年的212度的數(shù)字是沒有預先安排的;沸水純粹是碰巧使水銀柱升高到那一點。如果我們對華倫海特1724年的論文的解釋是正確的,那正是同樣偶然的原因才促使他把32度記為水的冰點,并把180度固定為水的冰點和沸點之間的度數(shù)。我們可以預料,在華倫海特后來的實踐中,他的實驗結(jié)果使他放棄了在他的第一篇論文中敘述到的兩個固定點,并選擇了水的冰點和沸點的溫度作為更加方便的固定點。但是,我們沒有直接的和可靠的信息來證明或者是他或者是他的阿姆斯特丹的合作者實際上走了這一步。在他贈送給C.沃爾夫的兩個溫度計的1714年的《博聞錄》中的說明書表明,從結(jié)冰的鹽水混合物到血液溫度之間首先劃分為24份,然后把這24份的每一份再更細地分為4份,全部就是96等份。
溫度計 |
華倫海特 - 換算公式
溫標
華氏溫標(Fahrenheit,符號為°F)是由德國物理學家丹尼爾?家百列?華倫海特(DanielGabrielFahrenheit,1686-1736)得名。華氏溫標的規(guī)定是:在標準大氣壓下,冰的熔點為32度,水的沸點為212度。他將冰與鹽混和后,所能達到的最低溫度定為0°F,而將人體溫度定為100°F,兩者間等分成100個刻度。
攝氏溫標(Celsius,符號為°C)是由瑞典天文學家安德斯?攝西阿斯(AndersCelsius,1701-1744)得名。攝氏溫標的規(guī)定是:在標準大氣壓下,冰的熔點為0度,水的沸點為100度,中間劃分100等分,每等分為1°C。
華倫海特 - 華氏溫標換算
其他常用的溫度測量單位還有華氏溫標和熱力學溫標。
? 華氏溫度
攝氏溫標和華氏溫度(degreeFahrenheit,℉)兩種溫標的轉(zhuǎn)換公式為:
°C=5/9(°F-32)
°F=9/5°C+32
熱力學溫標
攝氏溫標和熱力學溫標(Kelvin,K)兩種溫標的轉(zhuǎn)換公式為:
K=°C+273.15
°C=K-273.15
用換算公式的例子
68華氏度是多少攝氏度?
將68代替《F》,算出《C》:
C=(68-32)*5/9,
C=36*5/9,
C=20
20°C=68°F
在什么溫度下兩個單位的值是一樣?
在上述的一個公式,將《T》代替兩個溫標,然后算出《T》:
T=T*9/5+32,
-32+T=T*9/5,
-32=T*4/5,
-40=T
-40°C=-40°F
華倫海特 - 對熱學的研究
史書記載 |
對中國山西芮城西侯度舊石器時代遺址的考古研究,說明大約180萬年前人類已開始使用火;約在公元前二千年中國已有氣溫反常的記載;在公元前,東西方都出現(xiàn)了熱學領域的早期學說。中國戰(zhàn)國時代的鄒衍創(chuàng)立了五行學說,他把水、火、木、金、土稱為五行,認為這是萬事萬物的根本。古希臘時期,赫拉克利特提出:火、水、土、氣是自然界的四種獨立元素。這些都是人們對自然界的早期認識。
1714年,華倫海特改良水銀溫度計,定出華氏溫標,建立了溫度測量的一個共同的標準,使熱學走上了實驗科學的道路。經(jīng)過許多科學家兩百年的努力,到1912年,能斯脫提出熱力學第三定律后,人們對熱的本質(zhì)才有了正確的認識,并逐步建立起熱學的科學理論。
歷史上對熱的認識,出現(xiàn)過兩種對立的觀點。18世紀出現(xiàn)過熱質(zhì)說,把熱看成是一種不生不滅的流質(zhì),一個物體含有的熱質(zhì)多,就具有較高的溫度。與此相對立的是把熱看成物質(zhì)的一種運動的形式的觀點,俄國科學家羅蒙諾索夫指出熱是分子運動的表現(xiàn)。
針對熱質(zhì)說不能解釋摩擦生熱的困難,許多科學家進行了各種摩擦生熱的實驗,特別是朗福德的實驗,他用鈍鉆頭鉆炮筒,因鉆頭與炮筒內(nèi)壁摩擦,在幾乎沒產(chǎn)生碎屑的情況下使水沸騰;1840年以后,焦耳做了一系列的實驗,證明熱是同大量分子的無規(guī)則運動相聯(lián)系的。
焦耳的實驗以精確的數(shù)據(jù)證實了邁爾熱功當量概念的正確性,使人們擯棄了熱質(zhì)說,并為能量守恒定律奠定了實驗基礎。與此同時,熱學的兩類實驗技術(shù)——測溫術(shù)和量熱術(shù)也得到了發(fā)展。
熱學理論有兩個方面,一是宏觀理論,即熱力學;一是微觀理論,即統(tǒng)計物理學。這兩個方面相輔相成,構(gòu)成了熱學的理論基礎。
華倫海特 - 主要貢獻
史料記載 |
華倫海特(DanielGabrielFahrenheit,1686~1736)物理學家。1686年5月24日生于但澤(現(xiàn)格但斯克,波蘭)。曾在德國、英國、丹麥和瑞典旅行學習,拜訪過許多科學家和儀器制造者,獲得儀器制造者的職業(yè)。1717年移居荷蘭阿姆斯特丹,在這里被核準為儀器制造專家。他建立了一個機械車間,制造溫度計、氣壓計、液體比重計和其他物理學和天文學儀器,并潛心于氣象學、物理學方面的研究。
華倫海特1709年發(fā)明了第一只實用酒精溫度計。1714年又改用水銀作測溫物質(zhì)制成水銀溫度計,定出了歷史上第一個經(jīng)驗溫標——華氏溫標,使溫度測量第一次有了統(tǒng)一的標準。從而使熱學走上了實驗科學的道路。最初華倫海特選用兩個固定點:把水、冰和氯化氨或鹽的混合物的溫度作為一個固定點,定為零度,把健康人的體溫作為另一個固定點,定為96度。后又把冰水的混合物作為第三個固定點,定為32度。后來華倫海特又擴展了他的溫標,把水在標準大氣壓下的沸點作為一個固定點,定為212度。1724年正式確立了以他名字命名的溫標,同年華倫海特被選為英國皇家學會會員。華氏溫標規(guī)定冰點(標準大氣壓下冰與被空氣飽和的水之間的平衡溫度)為32度,水的沸點(標準大氣壓下水和水蒸氣之間的平衡溫度)為212度。歷史上以華氏溫標所定義的溫度叫華氏溫度。隨著科學技術(shù)的進步,人們早就不再用華氏溫標,F(xiàn)在一些國家(美國和加拿大等)在許多情況下仍繼續(xù)使用華氏溫度,但這已不是原來的華氏溫標所定義的溫度,而是按下列數(shù)學公式所定義的溫度:tF=32+(9/5)t。tF是華氏溫度的值,t是攝氏溫度的值。華氏溫度的單位為華氏度,常用符號是°F。1華氏度的大小恰好等于5/9攝氏度。
華倫海特還進行過一系列的實驗研究。他發(fā)現(xiàn)了每一種液體都像水一樣有一個固定的沸點,液體的沸點隨氣壓的不同而變化,這一發(fā)現(xiàn)對精密的計溫學是個很大的貢獻。他研究了液體的沸點與壓強和溶于其中的鹽的含量關系,設計成功帶氣壓表的溫度計。1721年他發(fā)現(xiàn)了水在冰點以下仍保持液態(tài)即水的過冷現(xiàn)象。他設計成功新型比重計,編制了物體的比重表。這些為物質(zhì)熱學性質(zhì)的進一步研究奠定了基礎。
華倫海特 - 溫標計量
由于各種溫度計的不斷發(fā)明和發(fā)展,測量溫度的標尺——溫標也不斷出現(xiàn),它是為了量度物體測試高低而對溫度零點和分度方法所作的一種規(guī)定,是量度溫度的單位制。不同的溫標規(guī)定溫度的標準點和分度的間隔不同。18世紀使用較多的主要有華倫海特溫標和攝爾西烏斯溫標兩種,它們分別以其發(fā)明者的名字命名。
華倫海特在荷蘭是一個吹玻璃的工人,他從1709年開始制造讀數(shù)一致的酒精溫度計。1714年他知道了阿蒙頓在水銀熱膨脹方面的研究后,開始制造水銀溫度計,并發(fā)明了凈化水銀的方法,還第一次倡導在溫度計中普遍使用水銀,并成功地制成了能在標尺的全量程內(nèi)給出相同指示的溫度計。華倫海特溫標條用3個固定點:0°F、32°F和水的沸點212°F。不過,他開始時只選擇兩個固定點。一個固定點的溫度相當于他妻子的體溫,定為100°F(以現(xiàn)在的精確測量可知,人的體溫約99°F);另一固定點0°F,相當于水銀柱在北愛爾蘭某個冬日所降低到的最低點。他將這兩點之間的距離分成100個等份,每一分稱1度。他覺察到這樣規(guī)定仍是不確定的,后來的華氏溫標是把冷的混合物(冰、水、氯化銨和鹽)的溶點作為0°F,冰的溶點為32°F,到1724年發(fā)表成果時,他畫上了水的沸點為212°F,并把水的冰點和沸點之間的180°F,均勻固定了間隔。華氏溫標至今還為某些國家所采用。華倫海特在了解到阿蒙頓關于“水只在確定的熱度時沸騰”的發(fā)現(xiàn)后,利用華氏溫標的溫度計成功地確定了下述事實:不同的液體是不同的,但是“確定的熱度”時沸騰。除水的沸點為212°F外,他測定的物質(zhì)還有:熱度是48°F、比重為0.826的酒精的沸點是176°F;熱度是48°F、比重為1.878的濃硫酸的沸點是546°F……1742年瑞典天文學家攝爾西烏斯引入了百分刻度制。起初他把水的沸點定為0°C,而把冰的熔點作為100°C。把這兩個固定點的標度值對換過來而以冰點為0°C,是8年后攝爾西烏斯的同事施勒默爾采用的,即現(xiàn)在的百分溫標。不過,目前在工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中采用的是1968年“國際實用溫標”,攝氏溫標已廢棄不用,F(xiàn)在所用的攝氏度是指國際攝氏度而言。由于采用絕對零度,“百分”一詞不再使用。
華倫海特 - 參考資料
1.http://www.pep.com.cn/200406/ca435144.htm
2.http://www.laotela.com/articles/celebrity/2008/02-22/02190121.htm
3.http://cooco.net.cn/groupmsg/500/