伽利略温度计是如何工作的?

基于一个发明的温度计伽利略伽利略在17世纪早期，你同事桌上的温度计被称为伽利略温度计．一个简单的，相当精确的温度计，今天它主要被用作装饰。伽利略温度计由一个密封的玻璃管组成，里面装满了水和几个漂浮的气泡。这些气泡是充满有色液体混合物的玻璃球。这种液体混合物可能含有酒精，也可能只是水和食用色素。

每个气泡上都有一个小金属标签，标明温度。标签上刻有数字和学位符号。这些金属标签实际上是校准过的配重。每个标签的重量略有不同。由于这些气泡都是手工吹制的玻璃，所以它们的大小和形状并不完全相同。通过向气泡中加入一定量的液体来校准它们，使它们具有完全相同的密度。因此，在将加权标签贴在气泡上之后，每个气泡的密度(质量与体积之比)都与其他气泡略有不同，并且它们的密度都非常接近于周围水的密度。

如果你读过这个问题，那么你就知道浸入流体中的物体会受到两种主要的力:向下的重力和向上的浮力。是向下的重力使温度计工作。

其基本原理是，随着温度计外空气温度的变化，气泡周围水的温度也会变化。当水的温度变化时，它要么膨胀要么收缩，从而改变它的密度。所以，在任何给定的密度下，一些气泡会漂浮，另一些会下沉。下沉最多的气泡表示当前的近似温度。

想想这个例子:

假设温度计里有五个气泡:

蓝色的泡泡(60度)是最重(密度最大)的泡泡，之后的每个泡泡都稍微轻一些，红色的泡泡是最轻的。现在，假设房间里的温度是70度。因为周围的空气是70度，我们知道温度计里面的水也是70度左右。蓝色和黄色的气泡(分别为60度和65度)经过校准，因此它们的密度比这个温度下的水要高，所以它们会下沉。紫色和红色气泡的密度都比周围的水低，所以它们漂浮在温度计的最顶端。由于绿色气泡被校准为代表70度，与水的温度相同，所以它会略微下沉，因此它会漂浮在紫色和红色气泡的下方——从而表明房间的温度!

最初发表于2001年6月21日