温度计主要由感温泡、玻璃毛细管、刻度标尺三部分组成。感温泡是温度计储存感温液体的部分，通常呈球状，它能与被测物体充分接触，快速感知温度变化。玻璃毛细管是一根内径很细的玻璃管，与感温泡相连，感温液体在其中热胀冷缩。刻度标尺则标刻在玻璃管上，用于读取温度数值。
温度计的原理基于物体的热胀冷缩性质。常见的液体温度计，如水银温度计和酒精温度计，利用的是水银或酒精等液体在温度变化时体积发生膨胀或收缩的特性。当温度升高，感温泡内的液体受热膨胀，沿毛细管上升；温度降低，液体收缩，在毛细管中下降，通过刻度标尺就能读出相应温度。还有利用固体热胀冷缩原理的双金属温度计，由两种不同膨胀系数的金属片贴合而成，温度变化时，双金属片因膨胀或收缩程度不同而发生弯曲，带动指针指示温度。此外，热电偶温度计是利用热电效应，将温度信号转化为电信号来测量温度 。
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