带大家了解隐藏在我们身边的怪盗——体温计

原标题:隐藏在我们身边的陌生小偷不知不觉窃取了我们的私人信息。》

最近

边肖发现

一个穿着白色衣服的陌生小偷出现在他身边。

手持白色手枪

瞄准我们。

射击

然后我们的私人信息

它被偷了

这个飞贼是什么。

还没碰过我。

就这么窃取我的私人信息——我的体温。

呵呵

只有我，荔枝果冻柯南

侦破他犯罪的全过程。

动机:温度计的起源

在温度计出现之前，人们就知道发烧和疾病之间有某种内在联系可是，由于技术的限制，人们只能用手触摸额头，脸颊和其他部位来感受体温的变化

593年，意大利物理学家伽利略进行了一项研究:取一根一端有开口，另一端有中空玻璃泡的连接玻璃管，向管内注入一些水，然后倒置，使管的开口向下进入另一个盛有同样水的容器玻璃球温度升高，内部气体膨胀，液面高度h降低，当玻璃球温度降低时，内部气体收缩，液面高度h上升如果玻璃管上标有刻度，可以在一定程度上反映出温度的变化由于盛水容器与外界大气相连，温度测量会受到大气压力等环境因素的影响，误差较大，不够准确

伽利略设备的原理图和物理图

意大利医生桑科·托雷勒在诊断中发现，人体的排汗现象与病情有关，排汗与温度有关，于是他改进了伽利略的体温计，并用刻度标出可是，该模型很笨重，不够实用，并且需要相当多的时间来精确测量病人的体温

1654年，托斯卡纳的费迪南多二世大公制作了世界上第一个酒精温度计他用多种液体做实验，发现酒精受热后体积发生明显变化，于是将酒精注入一端有玻璃管的玻璃球中，然后加热玻璃球使管内空气挥发，最后将玻璃管密封他对温度计的改进排除了大气压力的影响，但由于酒精沸点低，无法测量沸水的温度

714年，德国物理学家加布里埃尔·丹尼尔·沃伦海特开始研究液体的热胀冷缩特性他发现水银的膨胀和收缩比酒精更剧烈，于是他把水银倒入温度计，制成了第一个水银温度计

到19世纪中期，温度计的运输和使用仍然很麻烦医用温度计仍有一英尺长，需要20分钟才能测量出准确的温度读数1866年至1867年间，托马斯·克利福德·奥尔巴特爵士设计了一种医用温度计它更便携，只有6英寸长，记录病人体温只需要5分钟

作案手段:温度标准的形成

从作案的可行性来看，准确的测量标准一定是窃取体温信息的重要手段。

724年，加布里埃尔·丹尼尔·沃伦海特将水，冰和氯化铵混合，达到当时能记录到的最低温度，定为0℃，以此为标准，确定冰水混合物的温度为32℃，因为酒精沸点低，承受不了开水的温度所以水银温度计出来后，测得水在大气压下的沸点是212度他把温度计放在一个人的嘴里或腋下，确定他的体温是96度这是历史上第一个经过精确校准的温度计计量标准它以自己的名字命名，即华氏温标——单位:华氏

华氏温标图

1742年，瑞典天文学家安德斯·谢尔·西尔斯发明了另一种温标，其刻度为100度:一个大气压下水的沸点设为0度，冰水混合物设为100度，两者之间有100个刻度后来为了使用方便，Carolus Linnaeus把它倒过来，形成了现在的通用温标1948年，为了纪念西尔斯，在一次国际测量会议上规定，分度温标称为摄氏温标——单位:摄氏度

摄氏刻度示意图

华氏温标和摄氏温标之间的换算关系为:

追踪嫌疑犯:现代温度计

接下来分析几个可疑的嫌疑人，通过排除法确定犯人。

水银温度计

说到温度计，大家最熟悉的就是水银温度计，这和沃伦·海特发明第一个水银温度计是一样的它利用水银热胀冷缩的原理来测量温度但是现代温度计使用起来更方便，性能也更可靠

水银储存在末端的玻璃灯泡里用温度计测量玻璃灯泡的温度时，当玻璃灯泡的温度升高时，水银膨胀到细玻璃管中，水银柱末端的刻度表示温度的变化

水银温度计

靠近玻璃灯泡的水银温度计的下部有一个非常窄的颈缩当温度计离开身体时，水银变冷收缩由于水银不会渗透到玻璃上，而且水银的局部收缩速度比缩颈处液体的流动速度快，所以水银柱会在缩颈处断开，使细管中的水银无法回到玻璃泡中，便于稳定读数因此，在每次使用温度计之前，你应该将水银放回玻璃泡中

考虑到水银体温计需要在腋下测量，与作案手法不符，排除嫌疑！

热敏电阻温度计

1821年，英国的大卫发现金属的电阻伴随着温度的变化而变化导电是由金属外层的自由电子实现的伴随着温度的升高，自由电子热运动加剧，与原子原子碰撞的几率增大，导致电阻增大

金属导电示意图

1833年，迈克尔·法拉第发明了第一个NTC热敏电阻，他发现了硫化银的半导体行为。

导电是利用半导体导带电子和价带空穴作为载流子实现的，导带电子跳到价带，产生导带电子和价带空穴伴随着温度的升高，这种转变的概率会增加，携带者的数量会增加，在体温附近电阻值会降低

半导体能带图

我们现在使用的电阻温度计是通过NTC热敏电阻来感应的，NTC热敏电阻是由锰，铜，硅，钴，铁，镍，锌等两种或两种以上的金属氧化物充分混合，成型，烧结而成的半导体陶瓷它具有半导体的导电性伴随着温度的升高，电阻值降低，通过电阻与温度的精确关系可以获得温度信息

NTC电阻的温度相关曲线

这种体温计通过集成电路分析数据，类似于作案手法，但也需要接触身体才能得到体温，所以怀疑程度不够高。

红外体温测量仪

最后一个嫌疑人是红外线温度计猜想:当扳机被扣动时，测温枪一定发出了某种高级信号来窃取我们的温度信息没想到他很聪明，没有留下任何痕迹，荔枝果冻柯南也很无奈

打开后，小偷果然露出了马脚。

任何温度大于0 K的物体都会向外辐射电磁波在物理学中，采用一种理想的模型——黑体来描述这种辐射现象这个物体向外辐射只和温度有关

每个人的体温都必须在0 K以上，正是这个bug让红外测温仪有机可乘它内置的传感器可以探测到我们身体辐射的红外电磁波由于辐射出的红外线的能量和波长分布只与温度有关，我们可以根据这个固定的规律计算得到温度信息

所以红外线温度计不是发射信号，而是接收信号。

量体温:

实际温度测量:

不考虑某事

囚犯其实就是我们自己。

我们不断辐射我们的体温信息。

我真的误解了温度计。

因此

流行期

朋友们要配合防治体温计！

参考

赵笑云王斌全温度计的发明和发展护理研究，2007，21 :469—469

当代教学与研究论文集，2020 :1

电阻温度计—维基百科

热敏电阻—维基百科

医用热敏电阻—维基百科