一表知冷暖

2015-04-09 00:21江南
发明与创新·中学生 2015年4期
关键词:水银伽利略试管

江南

对于现代人来说,体温表不仅被医院诊所广泛使用,也早已成为许多家庭的必备物品。

然而在300多年前,医生们曾因无法准确测出病人的体温而大伤脑筋。为了解决这一难题,人们找到意大利著名物理学家伽利略,请他帮忙研制一种能准确测量体温的仪器。

当时,伽利略正在威尼斯一所大学从事教学和科研工作,他答应了医生们的这一请求。因为一时难以找到正确的解决途径,他苦苦地探索着。

一天,伽利略给学生上实验课,他问道:“当水的温度升高,特别是沸腾时,为什么水位会上升?”

有位学生回答:“因为水达到沸点时,体积增大,水就膨胀上升;水冷却后,体积缩小,就会降下来。”

听完学生的回答,伽利略不由得眼前一亮,他立即想到了测量体温的方法。水的温度发生变化,体积随之发生变化;反过来,如果水的体积发生变化,不是也可以测出温度的变化吗?

有了发明体温表的理论依据,伽利略立即跑到实验室做起实验来。可是,实验一次次地失败了。

一天,伽利略又在实验室做实验,他用手握住试管底部,使试管内的空气渐渐变热,接着把试管上端倒插入水中,松开握着试管的手。这时他发现,试管里的水被慢慢吸上去;当他再握住试管时,水又渐渐降下来。这表明,从水位的上升与下降,可以反映出试管内温度的变化。

伽利略根据这次实验,经过多次改进,终于在1593年发明了体温表。其做法是,在一个较细的试管内装入一些水,排出管内的空气,将试管封死,并在试管外刻上刻度,以便从水位上升的刻度知道人的体温。这样,世界上第一个体温表就诞生了。

不过,这种早期的体温表有个缺点,即到了寒冷的冬季,试管会由于水结冰体积膨胀而被撑破。作为医用,这种体温表有很大的局限性。

1654年,伽利略的学生斐迪南发现了酒精不怕寒冷的特性,用酒精代替体温表里的水,从而解决了冬季体温表不能使用的难题。

1657年,意大利人阿克得米亚发现,水银是唯一在常温下呈液态的银白色金属,在-38.89℃才凝固,因此,他用水银代替酒精,使体温表的制造技术又提高了一大步。

1867年,英国医生奥尔巴特改进了体温表的笨重形态,研制出更为精巧的体温表,使用更方便。其方法是,在一根很细的密封玻璃管内注入水银,根据水银受热膨胀的程度表示体温的高低。测量部位有口腔、腋下、肛管三处;口腔、腋下测温用口表,肛管测温用肛表,常用的有摄氏和华氏两种体温表。

之后的一百多年,水银玻璃体温表一直是医院诊所和家庭测量人体体温的唯一仪器。近年来,新近发明的电子数显体温表在发达国家正渐渐取代传统的水银玻璃体温表。

电子数显体温表是20世纪70年代末到80年代初由日本东芝、美国通用机器公司相继研制并投入批量生产的。

与传统的水银玻璃体温表相比,它有许多明显的优点:一是测量速度快,为水银玻璃体温表的两倍左右;二是读数以数码形式直接显示在液晶显示屏上,减少误差;三是测量结束时,能发出蜂鸣提示声;四是不含水银,安全可靠。

近年专为婴幼儿使用的“奶嘴式数显体温表”在日本也得到了开发。这种体温表是根据婴幼儿的生理特点设计的,外形圆滑,有曲线过渡,有利于保护婴幼儿柔嫩的肌肤。

在我国,电子数显体温表也在向传统的玻璃体温表挑战,浙江大学与国外合作,研制出一系列电子数显体温表。

专家们认为,电子数显体温表作为世界教科文组织提倡的安全性产品,无疑具有广阔的市场和应用前景;但由于其单价为40元左右一支,价格相对高于水银玻璃体温表,加之传统习惯的影响,要在国内形成“数显”替代“水银”的局面,尚有一个过程。

不过,随着时间的推移,电子数显体温表必将替代传统水银玻璃体温表。

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