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为什么温度计里不是装水

查字典物理网 2013-04-02

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1.由于熔点和沸点的原因

在标准状态下水的熔点(凝固点)是0℃，水的沸点是100℃.而水银的熔点(凝固点)是一38.5℃，沸点是357℃;酒精的熔点(凝固点)是一114℃，沸点是78℃;好的煤油熔点(凝固点)是一30℃，沸点是325℃。

如果用装水的温度计测量气温，冬天在0℃以下，水凝固成了冰，无法测量;当温度达到100℃水就沸腾，虽然由于管内随着水蒸气压强的增大会提高水的沸点，但其中水的体积膨胀与蒸汽压强增大的比例关系很复杂，不是一个正比关系，所以不能用其测量l00℃以上的温度。水银就不同，用它可以测量-38.5℃-357℃之间的温度;酒精虽然沸点不高，但是它的熔点(凝固点)是一114℃，即在零下114℃以上都不会冻结;用煤油可测量一30℃～325℃之间的温度。

2.由于热膨胀系数的原因

水的热膨胀系数为2.1×10-3/℃，水银、酒精、煤油的热膨胀系数分别为1.8×10-4/℃、1.1×10-3/℃，1.0×10-3/℃。同样体积的液体都升高1℃，酒精和煤油膨胀的体积约是水的5倍，那么在利用体积变化的刻度方面，水的刻度距离小，酒精和煤油的刻度距离大，相同的温度间隔距离大，不仅为测量和读数带来方便，且能够测量较小温度变化值。

3.由于比热容的原因

水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，水银、酒精、煤油的比热容分别为0.14×103J/(kg•℃)，2.4×103J/(kg•℃)，2.1×103J/(kg•℃)：水的比热容是水银的30倍，如果质量相同的水和水银，吸收相等的热量，水银升高的温度是水的30倍;可见用装水的温度计对于被测物体的温度影响大，达到热平衡的时间长;而水银温度计对于被测物体的温度影响小，达到热平衡的时间短。特别是测量比较小的物体，如果温度计对它有影响，其温度的测量值就不准确了。

4.由于水有反常膨胀现象的原因

水在4℃以上，与一般的物质相同是热胀冷缩的，而在0℃和4℃之间却是冷胀热缩，且这段冷胀热缩的系数与热胀冷缩的不同。这是水的一种特殊性质，如果温度计里装的是水，不仅无法标度0℃到4℃之间的刻度，在用这样的温度计测量4℃左右的温度时，无法确定其读数。

从以上的分析我们可以看出，温度计里不能装水的原因是多方面的，主要是根据液体的物理性质而选定。再则不同液体的温度计的测量范围和用途又各不相同，如酒精温度计就不能用于测量高温，体温计就是用的水银温度计等等。

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