華氏、攝氏、溫度計|科學史上的今天:5/24

「喂,妹妹好像有點發燒,你趕快幫她量一下體溫。」

這時候你如果拿出體溫計要夾在她腋下,老婆絕對會翻白眼吧?是的,在耳溫槍已經相當普及的今天,用酒精溫度計量體溫已是遙遠的記憶;當然,現在也沒多少人在牆上掛溫度計來看氣溫了。然而,歷史悠久的溫度計三百年來不但曾是一般家庭的必備用品,更在科學實驗中扮演重要角色;而今天正是發明人華倫海特(Daniel G. Fahrenheit, 1686-1736)的生日。

其實早在1593年,伽利略就已經發明一種可以類似溫度計的器具,它是利用水的密度會因熱脹冷縮而改變,水中的玻璃球因此而升降,藉此得知冷熱變化。但因為它並沒有刻度,無法指示溫度多少。即使後來伽利略的朋友聖托里歐(Santorio Santorio)加以改良,畫上刻度;乃至六十年後費迪南得公爵(Ferdinand II)發明酒精溫度計,都因不夠精確,又缺乏客觀標準,始終無法成為通用的溫度計。

1665年,惠更斯(Christiaan Huygens)與虎克斷定水的沸點與冰點在常壓下是恆定溫度,建議作為溫度的基準點。問題是還沒到水的沸點,溫度計裏的酒精就已經先沸騰了。於是牛頓提議改用人體體溫與冰點作為基準點,但這個範圍顯然太窄了。直到1714年,德國物理學家華倫海特發明水銀溫度計,才終於克服這些問題,成為第一個現代溫度計。只是他老兄對於如何劃分刻度有自己的獨特見解。

他將冰、水與鹽依一定比例混合,調製出他所能達到的最低恆定溫度,將此定義為零度;接著將下兩個基準點:冰點與體溫分別定義為32度與96度。為什麼?因為這樣很容易在溫度計上畫出刻度──0度到32度之間就是對分五次(25=32),32度到96度之間則是對分六次(26=64),而且如此一來,水的沸點等於212度,與冰點剛好相差180度,不是好棒棒?

可是有人不這麼認為。1742年,瑞典的天文學家攝爾修斯(Anders Celsius)提議將水的沸點與冰點分別訂為0度與100度;三年後他的同胞──大名鼎鼎的植物學家林奈──把兩者對調:冰點是0度、沸點是100度,成為現行通用的攝氏溫標。

隨著公制的推行,目前全世界只剩巴哈馬、貝里斯、開曼群島、帛琉、美國及其屬地還在使用華倫海特的華氏溫標。每次到美國要用公式 °C =(°F – 32)* 5/9在心中換算當地溫度相當於攝氏幾度,心中總不免吶喊:華倫海特,你搞得我好亂啊!你的華式溫標應該要比你發明的溫度計更早功成身退的!

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。


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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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