伽利略温度計

伽利略温度計是一種根據密度隨温度的變化來測量液體温度的裝置。它以意大利著名意大利物理學家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）的名字命名，這似乎暗示是他發明了它。然而，有學者認為，現代伽利略温度計並不是伽利略發明的，而是一個在托斯卡納大公斐迪南二世（Grand Duke Ferdinand II）的領導下於1657年至1667年活躍於佛羅倫薩的研究機構（Accademia del Cimento）的人員設計和開發的。

1657-1667 年期間，伽利略確實發明了測温儀，也叫空氣温度計（air thermometer），這是完全不同的東西。

研究人員認為，“伽利略温度計”更合適的名稱是“佛羅倫薩温度計”（Florentine thermometer），因為所有開發工作都在佛羅倫薩進行。 ^[2] 

伽利略温度計的運作原理是浮力。浮力一般是指物體在液體或氣體中所產生向上的託力，是鋼制小船能漂浮的原因(當然，一支鋼製棒子是會下沉的)。液體中的物體漂浮與否，取決於物體本身的重量，以及放入水中時物體排開液體的重量。如果物體的重量小於排開液體重，就會浮在水上；大於排開液體重就會下沉；如果相等，則會懸浮在液體中。

如果有兩個物體，都是邊長10cm 的正方體，那麼兩者都會排開1公斤的水。也就是説，在水中時的浮力就會等於1公斤。圖1左圖咖啡色物體會漂浮是因排開液體重(因一半沉在水中所以是0.5公斤)等於物體的重量。圖1右圖綠色物體會下沉是因排開液體重，也就是浮力，少於物體的重量。

圖2中空的物體，重量變成0.5公斤，但能排開液體的體積跟原本一樣，所以會跟圖1咖啡色物體時相同結果。以上的例子，物體漂浮的液體是水，密度為1kg/L，因此上面每一個能排開液體的重量都是1公斤。伽利略發現了液體的密度會隨温度稍微改變，温度升高時，液體密度會減少，這正是伽利略温度計運作的主要關鍵。

圖3的綠色物體重量是1公斤。圖3左圖，液體的密度為1.001 kg/L。因為水能夠被排開的重量（1.001公斤）大於物體的重量，所以它浮在水面上。圖3右圖，液體的密度為0.999 kg/L。這時，水能夠被排開的重量（0.999公斤）比物體的重量小，浮力不足以支撐其重力，所以就沉到了底部。由此可看出，密度微小的變化也能夠造成懸浮在液體中的物體下沉。

伽利略温度計中，每個小玻璃球裝有不同顏色的液體。液體的成分不影響温度計的運作，顏色只是裝飾用。玻璃吹制密封后，小玻璃球的等效密度就由下掛的金屬圓盤來調正。因為玻璃球的體積是固定的，温度造成內部的氣體、液體膨脹都不會造成顯著的影響。周遭的透明液體不是水，而是一些密度隨温度改變比水還大的一些有機溶液。 ^[1] 

圖4是伽利略温度計在不同温度時示意圖。(圖4中温度單位是華氏)。 如果有一些玻璃球在頂部，一些在底部，一個浮在中間（圖4的左圖），那麼浮在中間的就是周遭的温度(綠色的76°F)。 如果都沒有浮在中間的（圖4的右圖），那麼可以取上面和下面兩端温度的平均值，也可以直接讀取上面最下方的温度。 ^[1]