溫度計

，其中紅色高於攝氏零度，藍色則為零度以下]]
溫度計是一種用於測量溫度或溫度梯度的儀器。溫度計中有兩種最基本的元件，一是溫度感測器（如：水銀溫度計裡的水銀、紅外線溫度計的高溫感測器)，狀態隨溫度變化而改變；二是將以上變化轉為數值的方式（如：用於目視讀值的刻度、體溫計上的數位顯示）。溫度計廣泛用於气象学、醫療、科研以及工業和科技領域的制程監控等。

溫標
個別溫度計皆可測溫，但若要比較兩溫度計的讀值，二者必須有相同的溫標，相同溫度會有相同的數值。

目前常用的溫標，主要有絕大多數國家採用的摄氏（純水冰點為0℃、沸點為100℃），以及美國等國家使用的华氏（冰點為32℉、沸點為212℉）。某些科學領域會用絕對热力学温度，國際公認溫標也大致近似热力学温度，以定點和插入溫度計的方式測量。最晚近的國際公用溫標是国际实用温标，從到約。

歷史
密封式玻璃液體溫度計
。此溫度計用於量測大氣溫度，其中的黑點表示一度，白點表示十度。]]

早期的溫度計利用氣體受熱膨脹的原理，因此同時也是气压表，對氣壓很敏感。1629年時，伽利略和義大利物理學家桑托里奧（Santorio Santorio）的學生，發表了有關密封玻璃液體溫度計的敘述和圖示，一般也認為這是第一篇有關此類溫度計的文獻。此類溫度計是密封的玻璃管，底部有一球狀物，管內有半滿的白蘭地，管上有刻度。德爾梅迪戈沒有聲稱他發明了此儀器，也沒有提到任何人發明了此儀器。約在1654年時，托斯卡納大公斐迪南二世（1610–1670）造出了此儀器，為第一個現代意義上的溫度計，僅與液體膨脹有關，和氣壓無關。許多科學家也嘗試使用不同液體和設計，而當時每一個溫度計都獨一無二，因為還沒有統一的溫標。

精準的測溫
1714年時，發明家暨科學家丹尼尔·加布里埃尔·华伦海特首次發明了可靠的溫度計，他以水銀溫度計取代當時填充水和酒精的酒精溫度計。他於1724年提出了溫標，即現在的华氏温标（有略作調整）。1742年時，安德斯·攝爾修斯（1701–1744）提出了另一種溫標，當時以水的沸點為0度，水的冰點為100度，不過後來摄氏度使用的定義和他當初的不同。法國昆蟲學家勒内-安托万·费尔绍·德·列奥米尔在1730年發明了酒精溫度計以及列氏溫標，但最後證實其不如水銀可靠。

物理原理
溫度計可分為絕對和經驗溫度計：絕對溫度計以熱力學絕對溫度來校正，經驗溫度計在特定溫度的讀值不一定和絕對溫度計完全一致。但經驗溫度計和絕對溫度計需以以下方式維持一致：給定兩物體，各自隔離、熱平衡狀態下，兩溫度計對兩個物體何者溫度較高或溫度相等，結果需一致。針對兩個經驗溫度計，上述要求不代表彼此之間的關係是線性的，但是要求兩者的關係是嚴格單調函數；以上為溫度和溫度計的基本特性。

本條目的「一級和二級溫度計」章節中，有列出許多經驗溫度計運作的原理。許多原理是建立在特定物質特性和溫度之間的本構關係。只有某些物質適合用在此類用途，稱為「測溫材料」。輻射測溫法和前述方式不同，為透過物質黑體輻射的普遍特性，並非特定物質獨有，因此輻射測溫法為普遍採用的方法。
測溫材料
許多經驗溫度計的原理依據測溫材料溫度、壓力和體積之間的本構關係，如水銀受熱會膨脹。

若測溫方式是使用測溫材料溫、壓和和體積之間的關係，則需要符合以下三個性質：

#此物質要能快速加熱，快速冷卻。當定量的熱進入（或離開）此物質，此物質需膨脹或收縮到其最終體積，或達到最終壓力，而且要幾乎立刻達到其最終溫度。有些熱量視為用來改變此物體定溫下的體積，稱為「定溫下的膨脹潛熱」，其餘熱量視為在定容下改變其溫度，稱為定容比熱容。有些物質沒有此特性，需要時間用熱來改變溫度以及使體積變化。
#其加熱和冷卻必須可逆。即此物質可以用相同的熱增加量加熱，再用相同的熱減少量冷卻，且可以無限次重複，每一次都可以回復到原來的溫度、壓力和體積。有些塑膠沒有此一特性。
#其加熱和冷卻的特性變化需為單調。所謂單調，即在其運作的整個溫度範圍內，
::〔甲〕定壓下，要麼
:::㈠體積隨溫度增加而增加，要麼
:::㈡體積隨溫度增加而減少，
:::但不能某些溫度㈠成立、某些溫度㈡成立；或
::〔乙〕定容下，要麼
:::㈢壓力隨溫度增加而增加，要麼
:::㈣壓力隨溫度增加而減少，
:::但不能某些溫度㈢成立，某些溫度㈣成立。

溫度在攝氏4度附近時，水不符合㈢的單調性，在此區間溫度與體積關係異常，因此攝氏4度左右不適合用水測溫。

氣體滿足上述特性1、2、3甲㈠和3乙㈢，為適合測溫的材料，因此氣體在測溫學上很重要。

定容溫度計
依照Preston（1894/1904）記載，亨利·维克托·勒尼奥發現定壓溫度計的限制，以及其校正的麻煩，因此製作了定容氣體溫度計。定容溫度計無法避免物質的異常行為，例如水在約4°C時表現出的熱縮冷脹。」

相對的，「二級溫度計因為方便而廣為使用。這些溫度計比一級溫度計更加敏感。在二級溫度計中，有關量測物理量的資訊不足以直接計算溫度。需要在至少一個固定溫度（或多個固定溫度）下和一級溫度計校正。這類固定點，比如三相点和超導轉態，會在相同溫度下一再出現。」

;熱致變色
有些化合物在不同的溫度下會热致变色。因此利用調整許多化合物的轉態溫度，可以將溫度量化在一些離散的點上，這也是数字化的一種。這是的基礎。

;帶隙熱學（Band edge thermometry，BET）
帶隙熱學利用半導體材料帶隙隨溫度變化的特性，提供準確的光學（非接觸式）溫度量測BET系統需要特製的光學系統，以及配合的資料分析軟體。

;熱體輻射
: （辐射热测量计）的一種]]
溫度超過绝对零度的物體都會產生黑体辐射，其頻譜直接和絕對溫度成正比。此性質是高溫計、紅外線溫度計和热成像的基礎。其優點是可相隔一段距離的溫度量測，不需接觸待測物，甚至也不用像其他溫度計一樣要靠近待測物。若溫度較高時，黑體輻射的頻率在可見光頻段，可以用其對應的色温來描述。例如發光的加熱元件或恆星表面溫度的近似值都可以用此方式量測。
;螢光
*
;光吸收頻譜
*
;電阻
*電阻溫度計（Electrical resistance thermometer），其成份可能是
*熱敏電阻溫度計
*庫侖阻塞溫度計
;電壓
*热电偶可以用在溫度量測上，範圍從冷凍的低溫到超過1000°C的溫度，但其誤差在±0.5-1.5°C。
*是積體電路中常見的溫度感測裝置，常會配合類比數位轉換器（ADC）或是像I2C的介面。其工作範圍一般是在—50到150°C之間，精度在±0.25到1°C，但可以用提昇其精度。
;電共振
*

;核磁共振
*化学位移具有溫度依賴性。此特性常用於校準核磁共振探頭的恆溫器，通常使用甲醇或乙二醇作為校準物質。這對於內標準物（internal standard）而言可能存在問題；通常會假設內標準物具有固定的化學位移（例如TMS定義為0 ppm），但實際上它們仍會表現出溫度依賴性。

;磁化率
*順磁性材料在溫度超過居里点時，其磁化率會隨溫度增加而減少。這是磁性的原理基礎。

應用
溫度計可以運用不同的物理現象來量測溫度。溫度計可應用在許多不同的科學和工程用例（尤其量測系統）。溫度量測系統一般為機械性或電氣，有時會和要量測的系統結合在一起，無法分開（例如使用水銀溫度計時）。溫度計會用在鐵路上，在寒冷天氣檢查是否有結冰。在室內應用中，热敏电阻可用在空調、加熱器、冰箱以及水加热器等。伽利略溫度計因為量測溫度範圍有限，會用於量測室內溫度。

（其中會用热致变色液晶）也會用在裡，也會用於量測魚缸內的溫度。

溫度感測器會用在核電廠設備中，用在監控堆芯溫度，避免其堆芯熔毀。

奈米測溫
是利用奈米結構下溫度效應進行量測的先進研究領域。傳統的溫度量測方式無法量測尺度在微米以下的物體，因此需發展新的技術。奈米測溫可以分為冷发光測溫（使用光來量測溫度）以及非冷發光測溫（其量熱特性和冷發光無關）。

低溫計
是專門量測低溫的溫度計。若是一般應用下的低溫，會用酒精溫度計量測，量測最低溫度可以到−38°C。

嚴格意義下的低溫，會低於酒精的凝固點，需要利用其他的物質特性來來低溫下進行量測。像热电偶、、電阻溫度計都可以在更低的溫度下量測。

醫療
]]

*耳溫計多半是紅外線溫度計
*額溫計會使用
*肛溫計和口腔溫度以往會使用水銀溫度計，但目前已改用热敏电阻再配合數位顯示。

以往在醫學上有使用許多不同的溫度量測技術，例如在熱影像上使用伽利略溫度計。在醫療保健上會使用的醫療溫度計有水銀溫度計、紅外線溫度計、藥丸體溫計（pill thermometer）和液晶溫度計等，目的是為了確認是否有发热或是失溫症等情形。

有些體溫計（例如水銀溫度計）在量測體溫和讀值時會有時間落差，為避免影響判斷，會有可以記錄溫度值的記錄式溫度計，像早期的水銀溫度計會有機構設計、在量測體溫後，將體溫計取出，仍會維持之前量測的體溫，需甩動體溫計後，才能重置體溫計重新量測。

食品與食品安全
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環境溫度量測
相關條目
*溫度測量
*熱力學儀器

參考文獻

• Middleton, W.E.K. (1966). A history of the thermometer and its use in meteorology. Baltimore: Johns Hopkins Press. Reprinted ed. 2002, .
• [http://www.thermomedics.com/blog/history-of-the-thermometer/ History of the Thermometer]