用微粒知识解释酒精或水银温度计的测温原理

水银温度计是实验室中最常用的液体温度计,水银具有热导率大,比热容小,膨胀系数均匀,在相当大的温度范围内,体积随着温度的变化呈直线关系,同时不润湿玻璃、不透明而便于读数等优点,因而水银温度计是一种结构简单、使用方便、测量较准确并且测量范围大的温度计.
当温度计受热后,水银球体积会有暂时的改变而需要较长时间才能恢复原来体积.由于玻璃毛细管很细,因而水银球体积的微小改变都会引起读数的较大误差.
酒精温度计是利用酒精热胀冷缩的性质制成的温度计.在1个标准大气压下,酒精温度计所能测量的最高温度一般为78℃.因为酒精在1个标准大气压下,其沸点是78℃.但是温度计内压强一般都高于1标准大气压,所以有一些酒精温度计的量程大于78度.
在北方寒冷的季节通常会使用酒精温度计来测量温度,这是因为水银的凝点是-39℃,在寒冷地区可能会因为气温太低而使水银凝固,无法进行正常的温度测量.而酒精的凝点是-114℃,不必担心这个问题.这个最根本的原理是热胀冷缩的原理根据物质粒子最小的原子结构来看，物质的热胀冷缩应该是由物质原子的内部加速运动形成的。从原子的内部结构来讲，当原子受热后，核内质子和中子以及核外电子呈现为粒子运动的加速状态。首先来说，由于原子核的自转以及电场的作用，牵引了核外电子围绕原子核做公转运动。原子核的自转速度决定着外围电子受离心力大小的变化，这也决定着原子内核与电子层轨道之间的距离和电场的高低。只有原子核的自旋和外层电子的公转受到外部能量的激发，才会构成原子内部的离心力和电场力的变化，从而也就体现了物质热胀冷缩