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温度与温度计:疫情中的测试计量科学

698    2020-03-06

导语:

2020年的春节,因突然出现的新型冠状病毒肺炎,渲染上一抹沉重的色彩,比低温更慑人的冷峭疫情席卷了大片的神州土地。爆竹声声戛然而止,战鼓阵阵敲击神经,医护人员不眠不休地奋战在抗疫一线,用专业知识和奉献之心为人民筑起一道生命的防线。

体温,是一项关乎生命健康的重要指标,在这次疫情中尤甚,精准而快速地获取体温至关重要。注入了现代科技的温度计,无疑为医护人员提供了便捷的测温方式,与他们一起在这场战“疫”中发挥着重要作用。

科学技术,是人们隐形的护盾。要知道,最初发明的温度计是笨重而粗糙的,到今天轻巧便捷的模样,经过了长期发展与不断改进。我们来看看,关于温度和温度计,有哪些有趣的科学知识吧。




阅读指南


Ø  历史:温度计的诞生记

Ø  干货:人体的正常温度

Ø  趣闻:生活的最佳温度

Ø  视界:温度界的大新闻


一、历史:温度计的诞生记

一般认为,最早的温度计是由意大利科学家伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564年-1642年)于1593年发明的。

他的第一支温度计,是一根一端敞口、一端附有玻璃泡的玻璃管。使用时,先加热玻璃泡,然后将这根管子倒插入水中。管内的空气受热膨胀,细管内水面下降;反之则会上升。随着温度变化,根据细管内水面高度的上下移动,便可以判断温度的高低[1]。

图1 第一支温度计

不难看出,虽然伽利略的设计巧妙,但是缺点也较为明显:这种温度计受外界因素(如大气压强)影响较大,因而误差较大;液体的膨胀系数为多少才更适合作为测温介质,也有待探寻。

那时人们还没有对温度规定衡量标准,温度计仅能起到标示温度高低变化的作用,由此可见对温度标准进行科学的规定多么重要。通过计量科学,人们对冷热的描述逐渐规范化和标准化,才有了我们今天广泛使用的华氏温标(℉)、摄氏温标(℃)、开氏温标(K)。

随着科学技术的发展和现代工业的需要,测温范围和测温精度的要求不断提高,我们当下抗疫的主力军“红外线体温计”也应运而生。

二、干货:人体的正常温度

温度计是为了测温服务的,对获取到的体温,我们该如何进行准确判断呢? 

首先,人体各部位的温度是不同的,体表温度还会受到其裸露程度的影响。并不是所有部位的温度都适合用作发热的判断依据,它们也具有各自的健康温度范围:

在疫情特殊时期,体温正常与否更需要科学而谨慎地判断,可不要被“人正常体温就是36度多”这样常见而笼统的说法给一笔带过了。

维持正常体温的相对稳定,是人体进行正常生命活动的基础。不同人群的体温略有差异,通常来说:儿童的体温略高于成人,老年人的体温相对最低;女性的体温略高于男性。

三、趣闻:生活的最佳温度

在日常生活中,人在不同的场景状态下,也会有不同的适宜温度。在这里,我们选述三个常见生活情景的“最佳温度”[2]。

▷最佳饮水温度:35~38℃

• 原因简述:接近人体体温。

▷最佳洗澡温度:35~40℃

• 原因简述:略高于人体体温;过高的水温会破坏皮肤的保护层,皮肤对污染及细菌的抵抗能力容易下降。

▷最佳工作温度:22~25℃

• 原因简述:让人精神焕发的环境温度;人在22℃下,工作效率易降低,高于25℃易犯困。

小贴士:生活中测温常用到水银温度计,由于其内含汞,如不小心打碎,应立即打开门窗加强通风,降低汞蒸气中毒风险;如果条件允许可以撒些硫磺粉在破碎的水银温度计上。

四、视界:温度界的大新闻

近日,斯坦福大学医学院的研究人员表示,在过去200多年的时间里,人类的体温逐渐下降。现代人的平均体温大约是 36.6 ℃,而不是过去人们普遍认为的 37 ℃[3]。

研究涉及到的测量样本,时间跨度有157年之久,最早从19世纪早期出生的美国南北战争中退伍军人的数据,到20世纪中后期美国国家健康和营养调查研究的数据,再到近年内斯坦福医疗保健中成年人的数据;总共的数据量达677423份之多。

研究人员通过对数据采用建立线性模型等手段进行对照分析,最终发现:19世纪初期出生男性的平均体温比现在的男性高0.59°C,每10年大约降低0.03°C;自19世纪90年代以来,女性的体温也下降了0.32°C,每10年大约降低0.029°C。总体而言,相当于平均每十年体温下降了约 0.03°C。

图2 三个历史时间段温度测量数据表

至于下降的原因,研究人员还无法给出确切的答案,不过推测这可能与我们的生活环境、营养健康的改善有关;人们发生感染的概率变低,人群的炎症减少,免疫系统较以前的人更不活跃,影响人体的新陈代谢,从而导致了体温的下降。


参考文献: 

[1]温度计的发展史[J]. 科学FANS, 2012, (11):52-53
[2]古月. 生活中的最佳温度[J]. 安全与健康, 2010, (19):55.

[3]Myroslava Protsiv, Catherine Ley, et al. Decreasing human body temperature in the United States since the Industrial Revolution[J]. eLife, 2020. doi: 10.7554/eLife.49555

注:

①“不同部位体温”数据,来源于U.S. National Library of Medicine,2020.02.23

②图片来源于互联网


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