空氣溫度計

知道溫度計的原理嗎？

基本上來說，就是利用物質的熱脹冷縮的原理。水銀溫度計，中間有一根細細的管子，管子下面是個比較大的球形空間，這個球形的空間裡填充了水銀，當溫度升高時，水銀與玻璃的體積都會膨脹，但是玻璃的膨脹比水銀的膨脹來的小，所以多出來的水銀體積就會擠到細管當中，升高的多寡，就代表了膨脹的多寡，也就相當於當時的溫度高低。

一般而言，測量體溫的水銀溫度計，溫度上限通常控制在 45度左右，因為體溫應該都在這個溫度範圍以內，小時候看過有同學開玩笑的把水銀溫度計插到開水當中，瞬間溫度計就爆開來，為什麼呢？因為細管的上方，是有一些空氣的，當水銀因為膨脹的關係向上推升時，空氣的體積變小，於是空氣的壓力就會大大的升高，當壓力超過 玻璃所能負荷的界限時，玻璃就會爆掉了。這其實是相當危險，一方面是因為玻璃碎片的關係，另一方面水銀其實是有毒的。

目前在實驗室當中，常用的溫度計是酒精溫度計，也就是用酒精取代了水銀的位置。而我所今天要介紹的溫度計，叫做「空氣溫度計」，主要的原理是利用空氣膨脹的關係，來推起水柱升高，設計圖可以參考下面這個設計圖。

製作上要特別注意，管柱跟上蓋的氣密，還有上蓋跟瓶身本身的氣密，因為只有有漏氣的現象，最後水柱就會完全降到指示劑的水平面。另外，瓶子當中所裝填的指示劑（就是加了 染料的水），盡量不要超過瓶身的一半，如此可以保留比較多的空氣，當瓶子的空氣越多時，當瓶子受熱使內部的空氣膨脹時，空氣就會向下壓迫指示劑，讓指示劑進入管柱當中，這時我們從外面就可以看到管柱當中的指示劑在升高。

經過一番校正之後，我們就可以確認當時的水柱所代表的溫度。

這個溫度計的製作，其實沒有什麼難度，最重要的就是氣密，也因此我們有一個測試方法，就是在瓶子當中先裝入冷水，在充分潤絲瓶子使瓶身降溫之後，將水倒出來。這時候瓶子當中的空氣會被降溫，然後趕快將蓋子蓋起來 壓著管住的上方，使得空氣無法再自由進出瓶子 ，然後將瓶子浸入熱水當中，這時候瓶子裡面的空氣會開始變熱，空氣壓力也會變大，此時如果瓶子有裂縫，氣壓就會從那個裂縫洩漏，我們就可以觀察有沒有連續式的氣泡產生。這就是瓶子的氣密性測試。

由於一般的瓶子需要在瓶蓋上鑽孔，使吸管通過，之後要將吸管與上蓋周圍上膠氣密，時常有失敗的情形，因此我們採用3D設計的方式，直接將一個與吸管尺寸契合的瓶子印出來，這樣在製作上可以節省相當多的時間。