原则上，特性明显随温度变化的任何物质都可以用来测量温度。我们也可以用一种颜色随温度变化的物质，在物质发出蓝色光时，人们能识别出温度高，当它散发出红色光时，可识别出温度低。

类似地，当温度上升或下降时，细小玻璃管里的水会上升或下降。这是每一个密封的、装有液体的温度计的工作原理。然而，如果像水这样丰富且廉价的东西就能如此有效，为什么我们坚持用如水银这样极其稀有还昂贵的东西呢？

历史

在第一个温度计发明后的几个世纪，人类了解到了热力学温度。因此，最初温度计定义了温度。然而，第一个温度计不是温度测量器或热量测量仪，而是测温范围器，仅仅表示温度是高还是低。这些设备没有校准到一个标准范围，它们只能做出粗略或模糊的评估。

第一个温度计的发明要归功于亚历山大港的希罗，他是一位求知欲强的工程师，被认为是古代最伟大的实验者。他设计的装置由一个充满空气的管子组成，它的末端淹没在一小碗水里。当测温器接触到热或冷表面时，空气会膨胀或收缩，导致空气-水界面波动。

甚至伽利略的发明也遵循同样的原理。然而，这些发明不仅没有任何刻度，而且对空气的压力也很敏感。为了设计出只对热量做出反应的装置，伽利略的学生Joseph Delmedigo发明第一个密封的液体内置玻璃温度计。这是第一个温度计，因为它被标上了刻度。然而，他所密封的液体不是水，而是酒精。

膨胀系数

恒定压力下，物质在加热情况下膨胀，因为热量提升了原子的动能，导致它们剧烈运动，从而彼此分离。体积的增加在金属铁轨、橡胶轮胎等固体和水、酒精、水银和卤素等液体中表现明显。然而，温度每上升一度，每种物质的膨胀程度都是不同的。这个物质常数叫做膨胀系数。

酒精比水更受青睐，原因很简单，因为它拥有更高的膨胀系数。即使是很小的温度变化，也会导致它在管内的体积发生剧烈的变化。然而，酒精太易受影响，以至于这些变化会导致管里的酒精表现几乎动荡不安。液体界面会随着温度的微小变化而不断变化。这种变幻莫测令人担忧，因为当温度计从一锅沸腾的水里取出时，读数就会立即变成新环境的温度，无法测量我们想要的开水温度。

为了避开这种不可靠性，荷兰发明家丹尼尔•华伦海特以水银取代了酒精。水银的膨胀系数高于水，这意味着其体积随温度的变化更明显。不过，它的变化值比酒精几乎少六倍。也就是说，温度每上升一度，酒精体积上升比水银体积要大6倍。

这意味着，在密封的玻璃管中，水银的上升速度将比酒精慢得多，但这也表示，当温度计从装满沸水的锅中取出时，水银的下降速度会同样缓慢。它的读数将有效地不受干扰，使温度计非常可靠。

在这项发明之前的温度计都是独特的，它们的读数不符合任何标准化的刻度范围。然而，华伦海特提供了一种范围读数，应用到了制造的所有水银温度计，最终普及到了所有温度计。这种转变并不十分繁琐，因为几乎所有的水银温度计都是由华伦海特自己制造的。后来，这个刻度略有变化，现在这种温度计叫做华氏温度计。

酒精更好用的例子

酒精的超敏性可以用它的优点弥补。相对于水银，酒精要便宜得多，而且不那么罕见，还无毒。如果水银温度计破损了，实验室可能需要被封存数小时，因为吸入水银会导致严重的健康问题。酒精却没有这样的威胁。

更重要的是，水银冰点为-40 ℃，酒精的冰点是-115 ℃。这意味着水银温度计不能测量-40 ℃的温度，那它就不能经常在科学实验室或超导技术制造行业中运用。

但酒精是无色的，这种特性迫使制造商需将人工染料添加到酒精中，使其清晰可见。此外，尽管酒精可以测量极低的低温，但它无法测量超过78.37 ℃的温度，因为这是酒精的沸点。相比水银356.7 ℃的沸点，简直低的可怜。

虽然无法改变水银稀有、昂贵和有毒的特性，但我们仍然可以突破它的温度限制。为了进一步提升它的沸点，水银通常用惰性气体密封，比如氮气。惰性气体增加了对液态水银的压力，从而进一步增加了它的沸点。

我们也可以通过将它与铊结合在一起来降低它的冰点。这些新的水银-铊温度计现在可以测量到-62 ℃的温度。尽管水银温度计有小瑕疵，但它被认为是最精确的可用温度计之一。