感知冷暖的溫度_探索天氣中的科學(xué)

感知冷暖的溫度

空氣濕度計(jì)——是一種由一個干水銀球溫度計(jì)和一個濕水銀球溫度計(jì)組成的工具——它能比濕度計(jì)更準(zhǔn)確地測量相對濕度。

材料：兩個溫度計(jì)；兩根松緊帶；棉質(zhì)鞋帶或紗質(zhì)繃帶；一個準(zhǔn)備用來裝置溫度計(jì)的盒子或容器；一個較小的容器；水；一只罐子——任選；水；爐子。

步驟：

1.如果你是用鞋帶操作，那么需要將鞋帶煮一下以除去其中的化學(xué)物質(zhì)。（這項(xiàng)工作需要在成人的監(jiān)督下認(rèn)真做）

2.將鞋帶或紗條的一端纏在溫度計(jì)的水銀球上，這就是濕水銀球溫度計(jì)。

3.依照圖示將濕水銀球溫度計(jì)裝在空氣濕度計(jì)架上，將鞋帶或紗條未纏起的一端穿入架子，將其終端浸入一個裝滿水的容器，你需要定時檢查容器以保證其中水是滿的，并且鞋帶或紗條浸在水中。

4.將另一個溫度計(jì)，干水銀球溫度計(jì)與濕水銀球溫度計(jì)并排裝置。

5.將空氣濕度計(jì)放置于陰涼無風(fēng)處，通常兩個溫度計(jì)之間的溫度差越小，空氣的濕度就越大，在讀取濕水銀球溫度計(jì)的數(shù)據(jù)之前，先將溫度計(jì)風(fēng)涼大約1分鐘以充分冷卻。

6.根據(jù)下一頁的圖表精確地從空氣濕度計(jì)上讀取數(shù)據(jù)。例如，假設(shè)干水銀球溫度計(jì)的溫度（空氣的標(biāo)準(zhǔn)溫度）為20℃，從20℃的刻度假想有一條垂直向上的線，這條線就會與代表著大約濕水銀球溫度計(jì)溫度的曲線相交。假設(shè)濕水銀球溫度計(jì)溫度為5℃，假想有一條水平線延伸到圖表另一個軸，在上面的例子中相對濕度大約有40%。

7.把你的相對濕度數(shù)據(jù)與官方數(shù)據(jù)作比較。

話題：天氣狀況　空氣　測量

空氣濕度計(jì)的工作原理與汗液揮發(fā)可以有效地降低體表溫度是相同的。當(dāng)汗（水）從人體皮膚蒸發(fā)時，人的皮膚就涼了下來?！皾袼y球”溫度計(jì)也就是這樣降溫的，鞋帶或紗條中的水的蒸發(fā)使“濕水銀球”溫度計(jì)的溫度下降。

干空氣可以容納大量的蒸發(fā)。因此，冷卻程度越深，空氣中濕氣越多，冷卻的效果就越差；因此，溫水銀球溫度計(jì)與干水銀球溫度計(jì)的讀數(shù)就越接近。如果兩個溫度計(jì)顯示的濕度完全相同，那么相對濕度為100%。

教你一招

地球上極端溫度的奇異現(xiàn)象

非金屬材料在低溫下也能表現(xiàn)出磁性，這種磁體適用于制造新型計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備，絕緣設(shè)備等。但這類材料在溫度超過一定限度時就會失去磁性。目前，臨界溫度最高的非金屬磁體在-230℃左右，即使施加高壓也僅能提高到-208℃。

低溫世界就像魔術(shù)師，各種物質(zhì)出現(xiàn)奇妙變化。空氣在-190℃時會變成淺藍(lán)色液體，如果把雞蛋放進(jìn)去，它會產(chǎn)生淺藍(lán)色的熒光，摔在地上會像皮球一樣彈起來；鮮艷的花朵放進(jìn)去，會變成玻璃一樣光閃閃，輕輕的一敲發(fā)出“叮當(dāng)”響，重敲竟破碎了，從魚缸撈出一條金魚頭朝下放進(jìn)液體中，金魚再取出來就變得硬梆梆，晶瑩透明，仿佛水晶玻璃制成的“工藝品”，再將這“玻璃金魚”放回魚缸的水中，奇怪的是金魚竟然復(fù)活了，又?jǐn)[動著輕紗一般的尾巴游了起來。

-170℃：生命存活的低溫極限這樣的溫度已有最簡單的微生物能夠生存了。觀察表明，大腸桿菌、傷寒桿菌和化膿性葡萄球菌均能在-170℃下生存。

-140℃：液氮低溫加工橡膠品

橡膠制品是很難降解的高分子彈性材料，將它粉碎到具有廣泛用途的精細(xì)膠粉十分困難。目前，國際上利用廢輪胎工業(yè)化生產(chǎn)精細(xì)膠粉的方法主要采用液氮低溫冷凍法，即將橡膠在-130℃到-140℃的溫度下冷凍成玻璃化狀態(tài)再加以粉碎，就能輕易獲得優(yōu)良的精細(xì)膠粉。

-130℃：地球最低氣溫

地球上最低氣溫出現(xiàn)在南極最高峰——文森峰，這里年平均氣溫-129℃，夏日平均氣溫-117.7℃。而地球上第一高峰珠穆朗瑪峰夏日平均氣溫也有-45℃，南極地區(qū)的冷烈可見一斑。

-110℃：酒精溫度計(jì)

溫度計(jì)中紅色的液體是酒精，酒精在-117℃才會凝結(jié)。因而在地球上溫度最低的南極洲，酒精溫度計(jì)也能用。當(dāng)然溫度低于-117℃時，酒精溫度計(jì)也派不上用場了。

-100℃：最冷的壓縮機(jī)

一個國外電腦玩家使用了超過4個壓縮機(jī)，自制了一套可以降溫到-100℃的壓縮機(jī)系統(tǒng)，來給CPU處理器降溫！

-90℃：地球陸地最低溫

在南極的內(nèi)陸，人們已經(jīng)測到-88.3℃的低溫。

-80℃：SARS病毒仍可存活

SARS病毒的一個顯著特點(diǎn)是怕熱不怕冷，即使是在-80℃它還能至少生存4天，甚至多達(dá)21天，而在56℃下SARS病毒的生存時間不超過90分鐘。

-70℃：北極最低氣溫

北極地區(qū)年平均氣溫北極地區(qū)年平均氣溫在-15℃～-20℃之間，比南極年平均氣溫高25℃，冬季時（1月）極夜期為180天，最低氣溫在-70℃。低溫可預(yù)防某些疾病，生活在北極的愛斯基摩人是靠吃海豹肉和海豹油為主，當(dāng)?shù)厝撕苌儆行呐K病、心血管、高血壓、關(guān)節(jié)炎等疾病。

-50.7℃：中國最冷氣溫

在中國有過低于-50℃的地區(qū)記錄不多。中國內(nèi)蒙古自治區(qū)大興安嶺的矣渡河在1922年1月16日曾觀測到-50.1℃的溫度，是新中國成立前氣溫記錄中的最低值。

新中國成立后，新疆北部的一個氣象站在1960年1月20日以-50.7℃的低溫首次打破了記錄，接著1月21日又以-51.5℃再創(chuàng)全國新記錄。中國最北的氣象站——黑龍江省漠河氣象站1968年12月27日清晨測得了-50.9℃，而在1969年2月13日漠河終于誕生了中國現(xiàn)有氣象資料中的極端最低氣溫記錄：-52.3℃。

世界上最不怕冷的花，是出產(chǎn)在中國的雪蓮，即使-50℃，也鮮花盛開。

0℃：水的冰點(diǎn)

地球表面的70%是被水覆蓋著的，約有14億千立方米的水量，其中有96.5%是海水，剩下的雖是淡水，但其中一半以上是冰。所以說，地球是一個水的星球，正是這樣的星球才能孕育出生命，所以“水”是生命之源。有了生命就有生機(jī)活力，世界才會更精彩。

既然水能結(jié)成冰，水也能變成氣體擴(kuò)散在空氣中。當(dāng)水在0℃時結(jié)成冰，就會失去流動性，不再是液體。所以有0℃是“水的冰點(diǎn)”之稱。

10℃：涼爽宜人的赤道城

在南美洲的厄瓜多爾國的首都基多城里，赤道線恰好通過該城。不少人認(rèn)為通過赤道的城市一定很熱。但事實(shí)并非如此，這里不論春、夏、秋、冬，一年中月平均氣溫都在10℃左右，年平均溫差只有4℃，是一個四季如春、涼爽宜人的赤道城。

20℃：雙孢蘑菇菌絲生長溫度

雙孢蘑菇菌絲可在5℃—33℃生長，適宜生長溫度20℃—25℃，最適宜生長溫度22℃—24℃，高溫致死溫度為34℃～35℃。

30℃：蚊子適宜生存的溫度

蚊子最喜歡的溫度是30℃左右，太高了也受不了。秋天氣候變冷溫度降到10℃以下時，它們就會停止繁殖，不食不動進(jìn)入冬眠，直到第二年春天激醒后又出來。

40℃：人體自身的溫度極限

人屬于恒溫動物，一般說來不會超出35℃—42℃的范圍，41℃時人體器官肝、腎、腦將發(fā)生功能障礙，連續(xù)幾天42℃的高燒，足以致使成年人死命。

50—60℃：地球現(xiàn)最熱溫度

由于沙漠地區(qū)的云量少，日照強(qiáng)，又缺乏植被覆蓋，空氣濕度小，因此白天氣溫上升極快，大部分時間都在30℃以上，中午最熱的時候，溫度能上升到50℃以上。在北非曾有高達(dá)58℃的記錄（1922年9月13日的利比亞）。

70℃：人類味覺最宜的溫度

生理和心理學(xué)家的研究表明，人們食用食品時所獲得的多種多樣的味道感覺，實(shí)質(zhì)上是由于味道和嗅覺協(xié)同作用的結(jié)果。一些可以熱喝的飲料，如咖啡，其溫度在70℃時才味美可口，熱牛奶和熱菜的溫度在70℃左右最為好喝。有些油炸類食品，比如油炸蝦，溫度應(yīng)保持在70℃左右，雖然吃起來還有些燙，但這時的味道最美。

100℃：水的沸點(diǎn)

在一個大氣壓下，當(dāng)水開時，它的溫度是100℃而且只能保持100℃。但是，人們在海拔8000多米的珠穆朗瑪峰上煮雞蛋時開水最高只有80℃，那是因?yàn)樵?000多米高的地方氣壓低了，所以水的沸點(diǎn)只有也降低了。

200℃：地下熱巖發(fā)電

英國從1987年開始進(jìn)行巖漿發(fā)電實(shí)驗(yàn)。在英國一個溫度最高的熱巖地帶，其在6000米深處的熱巖可以把水加熱到200℃，然后將200℃水的熱能再轉(zhuǎn)為電能。

500℃：聚光式太陽灶

這種太陽灶是利用拋物面形的反射鏡聚光獲得較高溫度，直徑一般為1—2米。由于能量集中，因而熱效率較高，可獲得500℃的高溫。這種聚光式太陽灶在中國農(nóng)村的一些家庭中，用來做飯、炒菜、煮飼料、燒水。

700℃：煙頭、蚊香的溫度

煙頭的表面溫度雖然只有250℃—300℃，煙頭的中心溫度一般在700℃—800℃左右，蚊香的燃燒溫度也達(dá)700℃。

800℃：火山熔巖溫度

在火山爆發(fā)時，總會噴出大量紅色的火山熔巖。剛噴出時一般是液體狀態(tài)，通常溫度在800℃—1200℃左右，火山熔巖在流淌的過程中，不斷向大氣和大地表面散熱，產(chǎn)生大量的煙霧。所以火山熔巖在冷卻時凝固都是由外向里進(jìn)行的。

1000℃：鉆石的形成

常言道：“鉆石是女士的最佳良伴”。有趣的是：鉆石原來只是純碳，而碳是僅次于氫、氦和氧的宇宙間第四種最常見的化學(xué)元素。因此，鉆石的罕有并不源自其化學(xué)元素成分，而是在于它形成的方法和地點(diǎn)。地球上的鉆石相信是在100—300公里深，溫度接近1000℃的地底形成，其后因火山爆發(fā)而帶至地面。單以化學(xué)成分來看，鉆石和用來制造鉛筆芯的石墨，其實(shí)是近親。如果你把鉆石放入高溫火爐，那么最終只會化為普通的石墨。

3000℃：玻璃碳

玻璃碳是一種類似玻璃的碳，它兼有玻璃及碳素材料的雙重性能。這種物質(zhì)如果在真空或非氧化性氣氛下的工作溫度可達(dá)3000℃，而且耐熱震性能好，可以作為熔煉高純物質(zhì)的坩堝，半導(dǎo)體外延爐感應(yīng)加熱板等，在科學(xué)上應(yīng)用很廣泛。

7000℃：地?zé)崮?/p>

地?zé)崮苁怯傻貧こ槿〉奶烊粺崮堋⑦@種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。地球內(nèi)部的溫度高達(dá)7000℃。

9000℃：水稻的積溫

積溫是某一時段內(nèi)逐日平均氣溫之和。中國云南西南部、廣東、福建、海南和臺灣等省全年積溫都是在8000℃以上，而最南端的海南樂東縣鶯歌海至三亞沿海一帶、西沙永興島的全年積溫更達(dá)9000℃，熱量資源極為豐富，適宜水稻等喜溫作物生長。這些地區(qū)的水稻生長普遍兩季乃至三季。

100000000℃：人類創(chuàng)造的最高溫度

人類所能產(chǎn)生的最高溫是510000000℃約比太陽的中心熱30倍，該溫度是美國新澤西的普林斯頓等離子物理實(shí)驗(yàn)室中的托卡馬克核聚變反應(yīng)堆利用氘和氚的等離子混合體于1994年5月27日創(chuàng)造出來的。

外層空間的宇宙溫度

-270.15℃：宇宙微波背景輻射

宇宙微波背景輻射是“宇宙大爆炸”所遺留下的布滿整個宇宙空間的熱輻射，反映的是宇宙年齡在只有38萬年時的狀況，其值為接近絕對零度的3K。

-260℃：星際塵埃溫度

在寒冷的宇宙空間，星際塵埃的溫度可低達(dá)-260℃。

-250℃：低溫火箭發(fā)動機(jī)

印度空間研究組織試驗(yàn)成功了一種低溫火箭發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)的燃料溫度為-250℃。在其帶動下，發(fā)動機(jī)沖壓渦輪的最高速度達(dá)到4萬轉(zhuǎn)每分鐘，標(biāo)志著印度空間研究水平跨越了一個具有重要意義的里程碑。

4000℃：太陽黑子中心溫度

大家都知道太陽黑子，太陽黑子出現(xiàn)比較多的情況下，會產(chǎn)生地磁暴給人們工作帶來很多不方便。例如：航海的船舶迷失方向，通信信號連接不上。那么太陽黑子其實(shí)并不黑，它們中心的溫度在4000℃以上。亮度仍可與上下弦時半個月亮的光相比。只不過在明亮的光球反襯下就顯得很黑。

5000℃：日珥基本溫度

日珥主要突出日兩邊緣的一種太陽活動現(xiàn)象。它們比太陽圓面暗弱得多，在一般情況下被日暈淹沒，不能直接看到，只有在日全食時通過望遠(yuǎn)鏡才能看到。日珥的溫度在5000—8000℃之間，一般可以擴(kuò)散到幾十萬公里、形狀千奇百怪。有的日珥能長期存在。奇怪的是日珥和日冕的溫度、密度相差800倍，何以能長期共存，科學(xué)家們正在研究。

1000000℃：日冕溫度

太陽日冕的溫度高達(dá)100萬℃。俄羅斯科學(xué)院圣彼堡技術(shù)物理大學(xué)成功地研制出一種溫度計(jì)，可以快速測量熱核反應(yīng)堆中等離子體溫度?？蒲腥藛T在該溫度計(jì)中使用了特殊結(jié)構(gòu)的激光光源，從而在瞬間就能測量出溫度高達(dá)1000000℃的等離子體的溫度。

星體溫度

-160℃：水星夜間溫度離太陽最近的水星，它和太陽的平均距離為5790萬公里，是太陽最近的行星。它表面溫差最大，因?yàn)闆]有大氣的調(diào)節(jié)，向陽面的溫度最高時可達(dá)430℃，但背陽面的夜間溫度可降至-160℃，晝夜溫度差近600℃，這可是一個處于火和冰間的世界。溫度變化如此巨大，水星上是不可能有生命的。

-120℃：金星最低溫度

金星日夜溫差最大，金星白天溫度可達(dá)480℃；夜晚最低溫度可達(dá)—120℃，因此，日夜溫差可達(dá)600度左右。

-60℃：火星的溫度

在遠(yuǎn)離地球的火星上，平均溫度是-60℃。

-150℃：木星表面溫度

木星是太陽系中的第五個行星，木星為太陽系最大的行星，其內(nèi)部可以放入1300個地球，密度較低，其重量僅為地球的317倍。木星的成份絕大部分是氫和氦。木星離太陽較遠(yuǎn)，表面溫度達(dá)-150℃；木星內(nèi)部散放出來的熱是它從太陽接受熱的兩倍以上。

-240℃：冥王星最低溫度

從冥王星上看太陽，太陽只是一個閃亮的光點(diǎn)，它從太陽上所接受到的光和熱，只有地球從太陽得到的幾萬分之一，因此，冥王星上是一個十分陰冷黑暗世界。最高溫度是-210℃，最低溫度是-240℃。除冥王星以外海王星也可達(dá)到-240℃。

科學(xué)家1898年在實(shí)驗(yàn)室第一次得到了-240℃的低溫，這時，氫氣變成了液氫。

-220℃：天王星溫度

天王星自轉(zhuǎn)一次的“天王星日”約為17小時14分，因?yàn)橛锌焖俚淖赞D(zhuǎn)而和木星一樣地呈現(xiàn)東西向的明顯條紋。因?yàn)榫嚯x太陽遙遠(yuǎn)，天王星大氣層云上端溫度約在—220℃，表面顯淡藍(lán)色。

-210℃：鯨魚座的塵埃盤

鯨魚座是除了太陽以外離地球最近的類太陽恒星，距離太陽僅約12光年，亮度約3.5等，以肉眼就可以看到。它周遭有塵埃與彗星組成的塵埃盤，這個塵埃盤的直徑比太陽系稍大一些，溫度僅—210℃左右，可能是因?yàn)樾⌒行呛湾缧潜舜伺鲎驳乃槠纬伞?/p>

-200℃：土衛(wèi)六星表面溫度

到目前為止，人類尚未發(fā)現(xiàn)有任何地外生命存活的跡象。但卡西尼號正在探索的土衛(wèi)六可能是一個生命起源的實(shí)驗(yàn)室。

由于表面溫度為-200℃，土衛(wèi)六不是一個能產(chǎn)生生命的地方，但是它的濃密的大氣層中含有許多碳?xì)浠衔铩Ｋ鼈兺ㄟ^太陽的紫外光可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生有機(jī)分子，這些碳基化合物是產(chǎn)生生命的第一步。但是土衛(wèi)六太冷了，以致于無法邁出下一步。它就像是一個深度凍結(jié)了的地球。在50億年后，它將會得到產(chǎn)生生命所需要的熱量，因?yàn)槟菚r太陽將膨脹成一個熊熊發(fā)光的紅巨星。只是那時由于太陽已進(jìn)入生命的暮年，生命大約已經(jīng)來不及產(chǎn)生了。

8000℃：牛郎星表面溫度

在中國古代傳說當(dāng)中的牛郎星，在夜里人們觀看到時它像一塊寶石一樣閃閃發(fā)亮。其實(shí)它的表面溫度比太陽表面還要高2000℃，也就是8000℃。

10000℃：織女星溫度

在夜里人們能觀看到和牛郎星相伴的織女星，其溫度有10000℃。

100000℃：星云溫度

在星際當(dāng)中物質(zhì)分布是不均勻的，有的地方云氣體和塵埃比較密集，形成各種各樣的云霧天體。這些云霧狀的天體就叫星云。環(huán)狀星云是一顆很有名的行星狀星云，它的中心星是一個接近演化終點(diǎn)的白矮星，溫度有100000℃，密度也非常高。

6000℃：太陽表面溫度

太陽的表面溫度達(dá)到6000℃。太陽大氣中有90多種化學(xué)元素，其氫的含量最多，約占太陽質(zhì)量的71%，氦約占27%，其他元素約占2%，包括鈉、鈣、鐵、氧等。正因?yàn)檫@些化學(xué)元素每天都在制造核爆炸，放出大量的光和熱，給人們生活帶來生機(jī)。但太陽的能量是有限的，終有一天能量用完后，太陽也就消失了。

一個質(zhì)量為月球質(zhì)量的1/1000的微型黑洞，溫度約為6000℃，與太陽表面溫度相當(dāng)。

10000000℃中子星表面

質(zhì)量和太陽相當(dāng)?shù)闹凶有牵砻鏈囟燃s為1000萬℃。核聚變的發(fā)生必須具備1千萬攝氏度以上甚至幾億攝氏度的高溫。

絕對溫度

絕對溫標(biāo)——建立在卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上的理想而科學(xué)的溫標(biāo)，將水的冰點(diǎn)（0℃）取為273.15 K（K稱開爾文，絕對溫標(biāo)的單位），絕對溫標(biāo)的分度與攝氏溫標(biāo)相同。

絕對零度——即絕對溫標(biāo)的開始，是溫度的最低極限，相當(dāng)于-273.15℃，當(dāng)達(dá)到這一溫度時所有的原子和分子熱運(yùn)動都將停止。熱力學(xué)第三定律指出，絕對零度不可能通過有限的降溫過程達(dá)到，所以說絕對零度是一個只能逼近而不能達(dá)到的最低溫度。

人類在1926年得到了0.71°K的低溫，1933年得到了0.27°K的低溫，1957年創(chuàng)造了0.00002°K的超低溫記錄。目前，利用原子核的絕熱去磁方法，人們已經(jīng)得到了距絕對零度只差三千萬分之一度的低溫，但仍不可能得到絕對零度。

如果真的有絕對零度，那么能不能檢測到呢？有沒有一種測量溫度的儀器可以測到絕對零度而不會干擾受測的系統(tǒng)（受測的系統(tǒng)如果受到干擾原子就會運(yùn)動，從而就不是絕對零度了）？確實(shí)，絕對零度無法測量，是依靠理論計(jì)算定義的。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降低時，分子的平動就會變慢，那么根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)外推得出，當(dāng)降到某一溫度時，分子的平動能為零，于是就給出了絕對零度的定義。

雖然說，溫度存在著理論下限——絕對零度，但是這并不意味著物質(zhì)在絕對零度的溫度狀態(tài)下一切運(yùn)動都停止了。從統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的角度看，物質(zhì)的微觀運(yùn)動大體上可以分為分子平動、分子轉(zhuǎn)動、分子振動、電子運(yùn)動和核運(yùn)動等幾類。在絕對零度下，描述分子整體平移的分子平動、描述分子繞質(zhì)心旋轉(zhuǎn)的分子轉(zhuǎn)動確實(shí)已經(jīng)消失，但是分子振動、電子運(yùn)動和核運(yùn)動存在最低量子態(tài)，是不能被溫度凍結(jié)的，所以說，客觀世界的靜止是相對的，運(yùn)動是絕對的。

絕對最高溫度——粒子的能量是通過運(yùn)動來表現(xiàn)的，絕對零度的意義，就是物體內(nèi)所有原子都靜止，不再有任何熱運(yùn)動。

那么，粒子運(yùn)動速度越快能量越高，宏觀物質(zhì)的溫度也越高，粒子本身是沒有溫度的只能通過能量來表現(xiàn)其溫度，所以，在一定壓力下，每個粒子的運(yùn)動速度都接近光速，能量也趨于無限大那就是溫度的極限，也就是絕對的最高溫度。