溫度計的測溫物質為什麼不用水？

1.熔點和沸點

在標準狀態下水的熔點(凝固點)是 0℃，水的沸點是 100℃， 而水銀的熔點(凝固點)是 -38.5℃，沸點是 357℃；酒精的熔點(凝固點)是 -114℃，沸點是 78℃；好的煤油熔點(凝固點)是 -30℃，沸點是 325℃。

如果用裝水的溫度計測量氣溫，冬天在 0℃ 以下，水凝固成了冰，無法測量；當溫度達到 100℃ 水就會沸騰，雖然由於管內隨著水蒸氣壓強的增大會提高水的沸點，但其中水的體積膨脹與蒸汽壓強增大的比例關係很複雜，不是正比關係，所以不能用其測量 100℃ 以上的溫度。水銀就不同了，用它可以測量 -38.5℃~357℃ 之間的溫度；酒精雖然沸點不高，但是它的熔點(凝固點)是 -114℃，即在零下 114℃ 以上都不會凍結；用煤油可測量 -30℃～325℃ 之間的溫度。

2.熱膨脹係數

水的熱膨脹係數為 2.1×10^-3/℃，水銀、酒精、煤油的熱膨脹係數分別為 1.8×10^-4/℃、1.1×10^-3/℃、1.0×10^-3/℃。同樣體積的液體都升高 1℃，酒精和煤油膨脹的體積約是水的 5 倍，那麼在利用體積變化的刻度方面，水的刻度距離小，酒精和煤油的刻度距離大，相同的溫度間隔距離大，不僅為測量和讀數帶來方便，且能夠測量較小溫度變化值。

3.比熱容

水的比熱容為 4.2×10^3J/(kg?℃)，水銀、酒精、煤油的比熱容分別為 0.14×10^3J/(kg?℃)、2.4×10^3J/(kg?℃)、2.1×10^3J/(kg?℃)：水的比熱容是水銀的 30 倍，如果質量相同的水和水銀，吸收相等的熱量，水銀升高的溫度是水的 30 倍；可見用裝水的溫度計對於被測物體的溫度影響大，達到熱平衡的時間長；而水銀溫度計對於被測物體的溫度影響小，達到熱平衡的時間短。特別是測量比較小的物體，如果溫度計對它有影響，其溫度的測量值就不準確了。

4.水的反常膨脹現象

水在 4℃ 以上，與一般的物質相同是熱脹冷縮的，而在 0℃ 和 4℃ 之間卻是冷脹熱縮，且這段冷脹熱縮的係數與熱脹冷縮的不同。這是水的一種特殊性質，如果溫度計里裝的是水，不僅無法標度 0℃ 到 4℃ 之間的刻度，在用這樣的溫度計測量 4℃ 左右的溫度時，無法確定其讀數。

從以上的分析我們可以看出，溫度計里不能裝水的原因是多方面的，主要是根據液體的物理性質而選定再則不同液體的溫度計的測量範圍和用途又各不相同，如酒精溫度計就不能用於測量高溫，體溫計就是用的水銀溫度計，等等。

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