古人如何测量温度?

2023-02-28 03:11雷炳新赵天
奥秘 2023年1期
关键词:火候玻璃管温度计

●雷炳新 文 赵天 编

“麻烦测一下体温。”疫情期间,为了大家的健康与安全,很多公共场合我们都需要测量体温。那么在现代体温计还没发明之前,古人是如何判断自己的体温是否正常,又是如何测量室内室外温度的呢?

人体恒温有大用

中国人很早就发现,健康人的体温是恒定的。于是古人将正常体温作为标准温度(即现代的37摄氏度),以此推测体表温度是高还是低,即中医所谓“发热”与“发寒”。

中国最早的中医典籍《黄帝·内经》里已记载了测体温诊病的情况:“尺热曰病温,尺不热脉滑曰病风。”所谓“尺热”“尺不热”,是指发烧与不发烧。

“尺”为腕端脉穴之一,与“寸”“关”相连,统称“寸关尺”,是中医看病时必测摸的手腕脉动部位。中医望、闻、问、切四法之“切”法,就是测脉相和体温。望、闻、问、切四法为古代名医扁鹊所创,据《史记·扁鹊传》记载,扁鹊为战国时名医。由此可见,对于测量体温并据此判断病症,先秦时期的中医已有一套系统的方法。

现代医学测量体温多用“腋下测温法”,这在南北朝时已普遍使用。那时,古代人就充分地认识了这种特殊的“温度计”,并在制豆豉、做奶酪、养蚕等工艺中应用。

《齐民要术》卷八“作豉法”中有这样的记载,“ 以手刺堆中候,看如腋下暖”“大率常欲令温如人腋下为佳”,意思是说,在制作豆豉的过程中,要用手插入里边感受温度,看是不是和人腋下的温度一样,温度保持人体腋下温度为最佳。而制作奶酪的温度要求“小暖于人体,为合时宜”,意思是制作过程中的温度要略高于人体温度。

以上记载也可以得出这样的结论:最晚在南北朝时中国人已测腋温,知道腋下温度更稳定和准确。

宋代农学家陈旉在论及洗蚕种的水温时说:“调温水浴之,水不可冷,亦不可热,但如人体斯可矣。”元代农学家王祯在论及养蚕的最佳室温时也指出,养蚕人“需著单衣,以为体测:自觉身寒,则蚕必寒,使添熟火;自觉身热,蚕亦必热,约量去火”。可见,历史上人们多用自身的恒定体温来比照养蚕的最佳温度。

古人测温有妙法

早在先秦时期中国就出现了一种可以观察温度变化的“瓶子”:瓶中装上水,如果水结冰了,气温即低于零下,进入寒冬了;如果冰融化,则气温回升。这种瓶子称“冰瓶”,也叫“水瓶”,在先秦时已被中国人使用。吕不韦《吕氏春秋》中有这样的记载:“见瓶水之冰,而知天下之寒、鱼鳖之藏也。”意思是,看到瓶子里的水结冰,就知道天气已经寒冷,鱼鳖已经潜藏了。“冰瓶”是古人利用水在不同温度下“水—冰—水”的形态变化来测温的技术成果,可以说是中国最原始的温度计,被视为现代温度计的雏形。

在日常生活以及各行各业中,古人通过长期的经验积累,总结出了不少巧妙的识别、测试温度的方法。

中国的茶文化源远流长,煮茶是文人雅士日常必不可少的生活内容。作为茶文化的鼻祖,《茶经》的作者陆羽最早论述了煮茶过程中的不同水温现象,并称之为“一沸”“二沸”“三沸”:“其沸,如鱼目,微有声,为一沸;缘边如涌泉连珠,为二沸;腾波鼓浪,为三沸”。这句话充分说明当时陆羽是用水泡的不同状态来识别水温的。

后来,宋代苏东坡关于煮茶的水温也有“蟹眼已过鱼眼生,飕飕预作松风鸣”的记载。尤其是明代张源在《茶录》中总结了前人的经验,提出“如虾眼、蟹眼、鱼眼、连珠皆为萌汤,直至涌沸如腾波鼓浪,水气全消,方是纯熟”的理论。可以看出,古人关于烧茶煮水,按照由低到高的温度,可用“虾眼”“蟹眼”“鱼目”“涌泉连珠”“腾波鼓浪”的状态来识别判定,已经很是细微了。

在烧制陶瓷的过程中,古人用“照子”来测试温度的高低。什么是“照子”呢?简单说就是窑工用于判别窑火温度高低的泥土胚胎。景德镇陶瓷大学郑乃章教授研究发现,魏晋南北朝时已经出现“照子”,不过当时主要用于试验釉色;到了宋元,“照子”技术已经成熟,通过观察“照子”的烧结程度,检测窑内制品在最高烧成温度下保温时间的长短。这种技术全与窑工的经验积累紧密结合,是长期经验的产物,能较精确检测烧制陶瓷时的不同温度。

在我国古代,青铜器的冶炼极为常见,要冶炼出精美的青铜器就必须掌握好温度。这时,识别、测试温度的秘诀就是观察“火候”。

火候,古人又称之为“火齐”,是借燃烧时火焰的变化来推测温度高低的技术。这其实是一种“目测法”,《荀子》中提到了这种方法,强调要铸造出精美宝剑需“刑范正,金锡美;工冶巧,火齐得”。意思是说,要制作出一把良剑需要四大要素:模板要规正,原料要考究,技术要精巧,火候要精准。

如何通过火候观测出温度的高低?中国第一部手工艺专著、先秦时成书的《考工记·栗氏》里说“凡铸金之状,金与锡,黑浊之气竭,黄白次之;黄白之气竭,青白次之;青白之气竭,青气次之,然后可铸也”。这段文字说的就是观察火候的具体方法和过程,不同火焰和颜色的变化代表不同的温度:由“黑浊”到“黄白”到“青白”,最终到“青气”就可以铸造了。

经过现代科学验证,火候法相当准确,因为不同物质的气化点不同,金属加热时由于蒸发、分解、化合等作用,会生成不同焰色的气体。如青铜冶炼时出现白色烟雾,相当于907℃,锌开始挥发;炉火纯青,表明温度已达到1200℃,锌完全挥发,全是铜的青焰,此时就可以浇铸了。

这种通过观察火候估测温度的方法,在古代许多领域都有运用,如古代炼丹家在炼制丹药时也是通过观察火候,推测丹药是否能炼成。

伽利略利用空气热胀冷缩原理发明了气体温度计

温度计登上历史舞台

温度计的发明是西方近代科学革命的产物。早在16世纪,伽利略就发明了一种利用空气热胀冷缩原理的气体温度计。伽利略的气体温度计结构很简单,就是一根细长的玻璃管,一端开口,另一端是一个鸡蛋大小的玻璃泡。使用时,先用手把玻璃泡捂热,然后让玻璃泡一端在上,把玻璃管竖直插入到水中,这便形成了一个简单的气体温度计。当外界空气上升或下降时,玻璃管中水柱就会下降或上升。

1632年,法国的医生让·莱伊首次把伽利略的温度计颠倒了过来,让玻璃泡在下方,并且往里面充入水,以水为测温物质,温度则通过玻璃管中的水柱体现。但这种温度计玻璃管上方是开放式的,因此会受到水蒸发的影响。

1654年,托斯卡纳的大公斐迪南二世试验了多种液体,发现酒精的热膨胀效果比较明显,同时他们把玻璃管的上端熔化封闭,制成了世界上第一支不受外界气压影响的温度计。

1714年,德国人华伦海特发明了水银温度计。水银温度计和酒精温度计各有千秋:水银的沸点为357℃,故可以测量较高的温度,但由于其凝固点为零下39℃,故不能测比之更低的温度;酒精的凝固点是零下117℃,可以测试很低的温度,但酒精温度计不能测量较高的温度,因为酒精的沸点仅为78℃。

如今,随着科学技术的发展,为应付现实测温条件的需要,诞生了多种多样的温度计,大致可分为接触式与非接触式两类。在接触式温度计中,又分为像水银温度计这样的膨胀式,以及利用电阻随温度变化而改变的热电阻式等。在非接触式温度计中,又分为利用物体热辐射测温的辐射式,以及利用红外线照射导致元件温度变化的红外线温度计等。

今天,你测温了没?

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