关键概念
温度
测量
热膨胀
介绍
你是否总是渴望了解事物是如何运作的？或者对自己制作有用的物体和仪器感到兴奋？你有没有想过你可以制作自己的液体温度计？你将能够用它来追踪温度如何随位置变化——室内或室外。你家中最热的地方会是哪里？最冷的地方呢？你自己的自制温度计将能够告诉你！
背景
装有液体的温度计已经使用了几个世纪来测量温度。它们由一个装满液体的容器和一个细管组成。如果容器中液体的温度升高，它会膨胀并上升到细管中。当液体冷却时，它会收缩，使管中的液体下降到较低的水平。因此，管中液体的水平越高，表示温度越高，水平越低，表示温度越低。在校准温度计时，与细管中液体水平相对应的特定温度会标记在管的外部。现在你了解了液体温度计的工作原理，但它为什么会起作用呢？
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科学家将物质因温度变化而改变体积的趋势称为“热膨胀和收缩”。气体膨胀和收缩剧烈。液体也会膨胀和收缩，但它们的体积变化更为缓和。即使是固体，在加热或冷却时也会改变体积。例如，桥梁在炎热的天气里会稍微长一些。然而，固体的体积变化太细微了，无法在日常温度计中使用。现在你更了解液体温度计了，是时候开始实际制作一个了！
材料
透明塑料吸管
尺子
细头永久性记号笔
窄口小塑料瓶，带盖（小瓶子，如用于药品、食用色素或香草精的瓶子，效果很好。）
水
外用酒精（在通风良好的房间工作，不要让外用酒精瓶敞开。）
几滴红色、蓝色或绿色食用色素（液体食用色素效果最佳。）
纸巾
橡皮泥
医用滴管或注射器
小碗
热水
冰块
商店购买的温度计（可选）
准备工作
清空并清洗小塑料瓶。
透明吸管将成为你温度计的细管。使用永久性记号笔在吸管上从上到下以半厘米的间隔做小标记。这些标记将作为你温度计上的刻度线。
橡皮泥将密封瓶颈并将吸管固定到位。将橡皮泥揉捏至柔软且有弹性；然后捏成球并压平。这块圆形扁平的橡皮泥应该比你的瓶颈大。用你的吸管在这块圆形橡皮泥的中间戳一个洞，刚好够吸管穿过即可。清除任何堵塞吸管的橡皮泥。
步骤
向瓶中加入外用酒精，填充至大约一半的高度。（立即重新密封外用酒精瓶，以最大限度地减少暴露于烟雾和蒸发。）
向酒精中加入几滴食用色素，盖上瓶盖并摇晃，使液体充分混合。你认为给液体着色为什么重要？
用医用滴管或注射器装满有色外用酒精。小心地将医用滴管或注射器放在一边，最好放在纸巾上，以防有液体泄漏出来。如果瓶中液体的液位降至四分之一以下，则向瓶中添加少量外用酒精，使液位达到瓶子的四分之一到一半的高度。
将吸管穿过橡皮泥上的孔，并将橡皮泥放在瓶颈上，使吸管悬挂在瓶中。调整吸管，使其末端浸没在液体中，但不要接触瓶底。大部分吸管将从瓶子中伸出。你认为吸管不应该接触瓶底是为什么？
使用橡皮泥密封瓶口并将吸管固定到位。重要提示：确保橡皮泥在吸管周围和瓶口上形成紧密密封，但不要封闭吸管的开口。空气不应能够进入瓶子。你能想到为什么这如此重要吗？
将医用滴管或注射器的内容物——一滴一滴地——滴入吸管中。发生了什么？这种液体会沿着吸管上升并停留在那里吗？
由于空气无法从瓶子中流出，内部的气压保持液体水平恒定，并且可以在吸管中建立液柱。液体沿着吸管流回容器表明瓶口顶部的密封失效。如果发生这种情况，请确保橡皮泥在瓶颈处和吸管周围形成气密密封，然后重试。
液柱中的液位应达到可见吸管的大约一半高度。如果需要，使用滴管或注射器向吸管中添加更多酒精（这次无色酒精也可以）。
观察吸管中的液位。此液位表示室温。使用永久性记号笔在吸管上做一个小符号，指示此液位。
为了测试自制温度计，用手握住瓶子的底部并观察会发生什么。要有耐心，容器中的液体可能需要一点时间才能适应新情况。吸管中的液位会发生变化吗？变化很大还是只是一点点？你认为这是为什么？
当你大大加热容器时，液位会变化多少？在一个小碗中加入一些中等热度的自来水，并将你的温度计容器放入水中。给温度计一点时间来工作。吸管中的液位如何变化？它比你用手加热瓶子时变化得更多吗？一定要密切注意，如果液体上升到接近吸管顶端的水平，请将温度计从水浴中取出。你认为什么会导致液体溢出吸管边缘？你可以改变温度计的什么来防止这种情况发生？
你期望当容器冷却到低于室温的温度时会发生什么？
将碗中的中等热水换成冷水。向水中加入冰块，使水冷却至 0 摄氏度（32 华氏度）。将你的温度计容器放入冰冷的水中，让温度计适应其新情况。发生了什么？它与你预期的相似还是不同？这个测量结果可以帮助你为温度计添加刻度吗？
带着你的温度计在家中或院子里巡视一下。记住给它时间来响应每个新环境，请记住，如果不同地方的温度相对相似，则可能没有明显的差异。提示：寻找阳光直射的区域以获得更高的读数。有一个地方是最温暖的吗？最冷的地方呢？
附加题：借助商店购买的温度计，在你的温度计上制作刻度（也称为“校准”温度计）。你是否可以利用酒精在这个温度范围内，每升高一度温度，膨胀量相等的特性来使校准更容易？
附加题：你用特定吸管宽度制作了这个温度计。尝试制作一个相同的温度计，现在使用更窄或更宽的吸管。你期望测量结果会有什么不同？与你的第一个温度计相比，这个新温度计会更准确还是更不准确？
附加题：你在此温度计中使用了外用酒精。尝试制作一个相同的温度计，现在使用水作为液体。与水在 0 摄氏度时结冰，100 摄氏度时沸腾不同，外用酒精在 -89 摄氏度时结冰，在 82.5 摄氏度时沸腾。你会选择哪种液体来制作温度计来测量冰柜中的温度？在厨房里用炉灶烹饪食物呢？
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观察和结果
你是否看到液体在你加热容器时上升，在你冷却它时下降？
随着容器中液体的温度升高，它会膨胀，液体唯一可以去的地方就是向上进入细管。如果液体的温度降低，它会收缩，从而允许更多的液体聚集在容器中。然后细管中的液位会下降到较低的水平。一旦温度计制成，细管中的每个液位都对应于完全相同的液体体积，因此，对应于完全相同的温度。
更窄的管子（吸管）会导致更准确的温度计，因为相同的液体膨胀或收缩将导致在更长的距离上的上升或下降。缺点是，窄吸管可能会降低温度计可以达到的最高温度。
各种液体都可以填充温度计的容器。选择液体温度计时，需要考虑的因素包括液体每升高一度温度的膨胀量以及其冰点和沸点。
清理
要处理温度计中的外用酒精，请将酒精倒入水槽，并用大量自来水冲洗。充分冲洗，以免酒精残留在管道中。
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