Термометри за дълъг път

Широко разпространените днес уреди за измерване на температура играят важна роля в науката, технологиите, в ежедневието на хората, имат дълга история и са свързани с имената на много блестящи учени от различни страни, включително руски и работили в Русия.

Подробно описание на историята на създаването дори на обикновен течен термометър може да поеме цяла книга, включително истории за специалисти в различни области - физици и химици, философи и астрономи, математици и механици, зоолози и ботаници, климатолози и духачи на стъкло.

Бележките по-долу не претендират да завършат представянето на тази много забавна история, но могат да бъдат полезни за опознаване на областта на знанието и областта на технологиите, чието име е термометрията.

температура

Температурата е един от най-важните показатели, който се използва в различни отрасли на природните науки и технологиите. Във физиката и химията се използва като една от основните характеристики на равновесното състояние на изолирана система, в метеорологията - като основна характеристика на климата и времето, в биологията и медицината - като най-важното количество, което определя жизнените функции.

Дори древногръцкият философ Аристотел (384–322 г. пр. н. е.) смята понятията за топлина и студ за основни. Наред с такива качества като сухота и влажност, тези понятия характеризират четирите елемента на "първичната материя" - земя, вода, въздух и огън. Въпреки че в онези дни и няколко века след това вече се говори за степента на топлина или студ („по-топло“, „горещо“, „по-студено“), нямаше количествени мерки.

Преди около 2500 години древногръцкият лекар Хипократ (ок. 460 - ок. 370 г. пр. н. е.) осъзнава, че повишената температура на човешкото тяло е признак на заболяване. Имаше проблем с определянето на нормалната температура.

Един от първите опити за въвеждане на концепцията за стандартна температура е направен от древноримския лекар Гален (129 - ок. 200 г.), който предлага да се счита температурата на смес от равни обеми вряща вода и лед за „неутрална“ , а температурите на отделните компоненти (кипяща вода и топящ се лед) да се считат съответно за четири градуса топло и четири градуса студено. Вероятно на Гален дължим въвеждането на термина темперамент(за изравняване), от което произлиза думата "температура". Температурата обаче започва да се измерва много по-късно.

Термоскоп и първите въздушни термометри

Историята на измерването на температурата има само малко повече от четири века. Въз основа на способността на въздуха да се разширява при нагряване, която е описана от древните византийски гърци още през 2 век пр.н.е. пр. н. е. няколко изобретатели създават термоскоп - най-простото устройство със стъклена тръба, пълна с вода. Трябва да се каже, че гърците (първите европейци) се запознават със стъклото още през 5 век, през 13 век. първите стъклени венециански огледала се появяват през 17 век. стъкларството в Европа става доста развито и през 1612 г. се появява първото ръководство „De arte vitraria“(„За изкуството на производството на стъкло“) от флорентинеца Антонио Нери (починал 1614 г.).

Стъкларството е особено развито в Италия. Ето защо не е изненадващо, че първите стъклени инструменти се появяват там. Първото описание на термоскопа е включено в книгата на неаполитанския натуралист, занимаващ се с керамика, стъкло, изкуствени скъпоценни камъни и дестилация, Джовани Батиста де ла Порта (1535-1615) Магия натуралис("Естествена магия"). Изданието е публикувано през 1558 г.

През 1590г италианският физик, механик, математик и астроном Галилео Галилей (1564-1642), според неговите ученици Нели и Вивиани, построил своя стъклен термобароскоп във Венеция, използвайки смес от вода и алкохол; с този инструмент могат да се правят измервания. Някои източници казват, че Галилей е използвал виното като цветна течност. Работният флуид беше въздух, а температурните промени се определяха от обема на въздуха в устройството. Уредът беше неточен, показанията му зависеха както от температурата, така и от налягането, но позволяваше колоната течност да бъде „изпусната“ чрез промяна на налягането на въздуха. Описанието на това устройство е направено през 1638 г. от ученика на Галилей Бенадето Кастели.

Тясната комуникация между Santorio и Galileo прави невъзможно определянето на приноса на всеки от тях към техните многобройни технически иновации. Санторио е известен със своята монография "Де статична медицина"(„За медицината на баланса“), съдържащ резултатите от неговите експериментални изследвания и издържа пет издания. През 1612 г. Санторио в своята работа „Коментари в artem medicinalem Galeni“("Бележки за медицинското изкуство на Гален") за първи път описва въздушния термометър. Той също така използва термометър за измерване на температурата на човешкото тяло („пациентите стягат колбата с ръце, дишат върху нея под прикритие, вземат я в устата си“), използва махало за измерване на пулса. Неговият метод се състоеше във фиксиране на скоростта на падане на показанията на термометъра по време на десет люлеения на махалото, зависеше от външни условия и беше неточен.

Инструменти, подобни на термоскопа на Галилей, са направени от холандския физик, алхимик, механик, гравьор и картограф Корнелис Якобсон Дреббел (1572–1633) и английския мистик и медицински философ Робърт Флуд (1574–1637), за които се предполага, че са били запознати с работата на Флорентински учени. Това беше устройството на Drebbel, което за първи път (през 1636 г.) беше наречено "термометър". Приличаше на U-образна тръба с два резервоара. Докато работи върху течността за своя термометър, Дреббел открива начин да прави ярки карминови цветове. Флъд на свой ред описва въздушния термометър.

Първи течни термометри

Следващата малка, но важна стъпка към превръщането на термоскопа в модерен течен термометър е използването на течност и стъклена тръба, запечатана в единия край, като работна среда. Коефициентите на топлинно разширение на течностите са по-малки от тези на газовете, но обемът на течността не се променя при промяна на външното налягане. Тази стъпка е направена около 1654 г. в работилниците на Великия херцог на Тоскана, Фердинанд II де Медичи (1610-1670).

Междувременно в различни европейски страни започнаха системни метеорологични измервания. Всеки учен по това време е използвал своя собствена температурна скала и резултатите от измерванията, които са достигнали до нас, не могат нито да се сравняват помежду си, нито да се свързват със съвременните градуси. Концепцията за температурен градус и референтни точки на температурната скала очевидно се е появила в няколко страни още през 17 век. Майсторите прилагат 50 деления на око, така че при температурата на топенето на снега колоната на алкохола да не пада под 10-то деление, а на слънце не се издига над 40-то деление.

Един от първите опити за калибриране и стандартизиране на термометри е направен през октомври 1663 г. в Лондон. Членовете на Кралското общество се съгласиха да използват един от алкохолните термометри, направени от физика, механика, архитекта и изобретателя Робърт Хук (1635-1703) като стандарт и да сравняват показанията на други термометри с него. Хук въвежда червен пигмент в алкохола, скалата е разделена на 500 части. Той също така изобретил минималния термометър (показващ най-ниската температура).

Холандският теоретичен физик, математик, астроном и изобретател Кристиан Хюйгенс (1629–1695) през 1665 г. заедно с Р. Хук предложиха да се използват температурите на топене на лед и вряща вода за създаване на температурна скала. Първите разбираеми метеорологични записи са записани с помощта на скалата на Хук-Хюйгенс.

Първото описание на истински течен термометър се появява през 1667 г. в публикацията на Accademia del Cimento * „Есета за естествените научни дейности на Академията за експерименти“. Първите експерименти в областта на калориметрията са извършени и описани в Академията. Доказано е, че във вакуум водата кипи при по-ниска температура, отколкото при атмосферно налягане, и че когато замръзне, тя се разширява. „Флорентските термометри“ бяха широко използвани в Англия (въведени от Р. Бойл) и във Франция (разпространени благодарение на астронома И. Було). Авторът на известната руска монография "Понятия и основи на термодинамиката" (1970 г.) И. Р. Кричевски смята, че работата на Академията е поставила началото на използването на течни термометри.

Един от членовете на Академията, математикът и физикът Карло Реналдини (1615–1698) в своето есе Естествена философия(„Естествена философия“), публикувана през 1694 г., предлага да се вземат температурите на топящ се лед и вряща вода като отправни точки.

Роденият в германския град Магдебург машинен инженер, електроинженер, астроном, изобретател на въздушната помпа Ото фон Герике (1602–1686), станал известен с опита си с магдебургските полукълба, също се занимава с термометри. През 1672 г. той построява водно-алкохолно устройство с височина няколко метра със скала, която има осем деления: от „много студено“ до „много горещо“. Размерите на конструкцията, трябва да се признае, не са усъвършенствали термометрията.

Гигантоманията на Герике намира последователи в Съединените щати три века по-късно. Най-големият термометър в света, висок 40,8 м (134 фута), е построен през 1991 г. в чест на рекордно високата температура, достигната в Долината на смъртта в Калифорния през 1913 г.: +56,7 °C (134 °F). Трипосочен термометър се намира в малкото градче Бейкър близо до Невада.

Първите точни термометри, които влязоха в широка употреба, бяха направени от немския физик Даниел Габриел Фаренхайт (1686–1736). Изобретателят е роден на територията на днешна Полша, в Гданск (тогава Данциг), рано остава сирак, започва да учи търговия в Амстердам, но не завършва обучението си и, увлечен от физиката, започва да посещава лаборатории и работилници в Германия, Холандия и Англия. От 1717 г. живее в Холандия, където има работилница за издухване на стъкло и се занимава с производството на прецизни метеорологични инструменти - барометри, висотомери, влагомери и термометри. През 1709 г. той прави спиртен термометър, а през 1714 г. – живачен термометър.

Живакът се оказа много удобна работна течност, тъй като имаше по-линейна зависимост на обема от температурата от алкохола, нагряваше се много по-бързо от алкохола и можеше да се използва при много по-високи температури. Фаренхайт разработи нов метод за пречистване на живак и използва цилиндър вместо топка за живак. Освен това, за да подобри точността на термометрите, Фаренхайт, който притежаваше умения за издухване на стъкло, започна да използва стъкло с най-нисък коефициент на топлинно разширение. Само в областта на ниските температури живакът (точка на замръзване -38,86 °C) е по-нисък от алкохола (точка на замръзване -114,15 °C).

От 1718 г. Фаренхайт изнася лекции по химия в Амстердам, през 1724 г. става член на Кралското общество, въпреки че не получава диплома и публикува само една колекция от научни статии.

За своите термометри Фаренхайт първо използва модифицирана скала, възприета от датския физик Олаф Рьомер (1644–1710) и предложена от английския математик, механик, астроном и физик Исак Нютон (1643–1727) през 1701 г.

Първоначалните опити на Нютон да разработи температурна скала се оказаха наивни и бяха изоставени почти веднага. За референтни точки беше предложено да се вземе температурата на въздуха през зимата и температурата на тлеещите въглища. Тогава Нютон използва точката на топене на снега и телесната температура на здрав човек, лененото масло като работна среда и счупи скалата (въз основа на модела от 12 месеца в годината и 12 часа на ден до обяд) с 12 градуса ( според други източници, с 32 градуса) . В този случай калибрирането беше извършено чрез смесване на определени количества вряща и прясно размразена вода. Но този метод също беше неприемлив.

Нютон не е първият, който използва масло: през 1688 г. френският физик Даленс използва точката на топене на кравето масло като отправна точка за калибриране на алкохолни термометри. Ако тази техника беше запазена, Русия и Франция щяха да имат различни температурни скали: както обичайното в Русия разтопено масло, така и известното масло от Вологда се различават по състав от европейските сортове.

Наблюдателният Рьомер забеляза, че неговите часовници с махало работят по-бавно през лятото, отколкото през зимата, а деленията на скалите на неговите астрономически инструменти са по-големи през лятото, отколкото през зимата. За да се подобри точността на измерванията на времето и астрономическите параметри, беше необходимо тези измервания да се извършват при еднакви температури и следователно да има точен термометър. Ремер, подобно на Нютон, използва две референтни точки: нормалната температура на човешкото тяло и температурата на топене на леда (подсилено червено вино или 40% алкохолен разтвор, оцветен с шафран, служи като работна течност в 18-инчова тръба). Фаренхайт им добавя трета точка, която съответства на най-ниската температура, достигната тогава в смес от вода-лед-амоняк.

След като постигна значително по-висока точност на измерване със своя живачен термометър, Фаренхайт раздели всеки градус на Рьомер на четири и взе три точки като референтни точки за своята температурна скала: температурата на солената смес от вода и лед (0 ° F), телесната температура на здрав човек (96 °F) и температурата на топене на леда (32 °F), като последната се счита за контролна.

Ето как пише за това в статия, публикувана в списанието Философска транзакция"(1724,
том 33, стр. 78): „... като поставим термометъра в смес от амониева или морска сол, вода и лед, намираме точка на скалата, показваща нула. Втората точка се получава, ако се използва същата смес без сол. Нека обозначим тази точка като 30. Третата точка, обозначена като 96, се получава, ако термометърът се вземе в устата, получавайки топлината на здрав човек.

Има легенда, че Фаренхайт е взел температурата, до която се е охладил въздухът през зимата на 1708/09 г. в родния му град Данциг, като най-ниската точка по скалата на Фаренхайт. Могат да се намерят и твърдения, че той вярва, че човек умира от студ при 0 ° F и от топлинен удар при
100°F. Накрая беше казано, че той е бил член на масонската ложа с нейните 32 степени на посвещение и следователно е приел точката на топене на леда, равна на това число.

След известни проби и грешки Фаренхайт излезе с много удобна температурна скала. Точката на кипене на водата се оказа 212 °F по приетата скала, а целият температурен диапазон на течното състояние на водата беше 180 °F. Обосновката за тази скала беше липсата на отрицателни степени.

Впоследствие, след серия от прецизни измервания, Фаренхайт установи, че точката на кипене варира в зависимост от атмосферното налягане. Това му позволява да създаде хипсотермометър - устройство за измерване на атмосферното налягане чрез точката на кипене на водата. Той също така принадлежи към първенството в откриването на феномена на преохлаждане на течности.

Работата на Фаренхайт бележи началото на термометрията, а след това на термохимията и термодинамиката. Скалата на Фаренхайт е приета като официална в много страни (в Англия от 1777 г.), само нормалната температура на човешкото тяло е коригирана до 98,6 o F. Сега тази скала се използва само в САЩ и Ямайка, други страни през 1960-1970 г. и 1970-те премина към скалата на Целзий.

Термометърът е въведен в широката медицинска практика от холандския професор по медицина, ботаника и химия, основател на научна клиника Херман Бурхаве (1668–1738), неговия ученик Герард ван Свитен (1700–1772), австрийския лекар Антон де Хаен (1704–1776) и независимо от тях от англичанина Джордж Мартин.

Основателят на Виенското училище по медицина Хаен установи, че температурата на здрав човек се повишава и понижава два пъти през деня. Като привърженик на теорията за еволюцията, той обяснява това с факта, че предците на човека - влечуги, които са живели край морето - променят температурата си в съответствие с прилива и отлива. Работата му обаче беше забравена за дълго време.

Мартин пише в една от книгите си, че неговите съвременници спорят дали температурата на топене на леда се променя с височината и за да установят истината, транспортират термометър от Англия до Италия.

Не по-малко изненадващо е, че учени, станали известни в различни области на знанието, по-късно се интересуват от измерването на температурата на човешкото тяло: А. Лавоазие и П. Лаплас, Дж. Далтън и Г. Дейви, Д. Джаул и П. Дюлонг , У. Томсън и А. Бекерел , Ж. Фуко и Г. Хелмхолц.

Оттогава „изтече много живак“. Почти тристагодишната ера на широко разпространено използване на живачни термометри изглежда скоро ще приключи поради токсичността на течния метал: в европейските страни, където въпросите за безопасността на хората стават все по-важни, са приети закони за ограничаване и да забрани производството на такива термометри.

* Основана във Флоренция през 1657 г. от ученици на Галилей под егидата на Фердинанд II Медичи и неговия брат Леополдо, Accademia del Cimento не просъществува дълго, но се превърна в прототип на Кралското общество, Парижката академия на науките и други европейски академии. Той е замислен да популяризира научните знания и да разшири колективните дейности за тяхното развитие.

Отпечатано с продължение

Сега ни трябват само сняг, чаша, термометър и малко търпение. Ще донесем чаша сняг от студа, ще я поставим на топло, но не горещо място, ще потопим термометър в снега и ще наблюдаваме температурата. В началото живачната колона ще пълзи нагоре относително бързо. Снегът е още сух. Когато достигне нула, живачната колона ще спре. От този момент нататък снегът започва да се топи. На дъното на чашата се появява вода, но термометърът все още показва нула. Чрез постоянно разбъркване на снега е лесно да се уверите, че докато не се разтопи целият, живакът няма да помръдне.

Какво причини спирането на температурата и точно по времето, когато снегът се превръща във вода? Топлината, подадена към чашата, се изразходва изцяло за унищожаването на кристалите на снежинките. И веднага щом последният кристал бъде унищожен, температурата на водата ще започне да се повишава.

Същото явление може да се наблюдава при топенето на всякакви други кристални вещества. Всички те изискват известно количество топлина, за да преминат от твърдо в течно състояние. Тази величина, доста специфична за всяко вещество, се нарича топлина на топене.

Стойността на топлината на топене за различните вещества е различна. И точно тук, когато започнем да сравняваме специфичните топлини на топене за различни вещества, водата отново се откроява сред тях. Подобно на специфичния топлинен капацитет, специфичната топлина на топене на леда далеч надвишава топлината на топене на всяко друго вещество.

За да разтопите един грам бензен, имате нужда от 30 калории, топлината на топене на калай е 13 калории, олово - около 6 калории, цинк - 28, мед - 42 калории. А за да превърнете леда във вода при нула градуса, ви трябват 80 калории! Това количество топлина е достатъчно, за да повиши температурата на един грам течна вода от 20 градуса до кипене. Само един метал, алуминият, има специфична топлина на топене, която надвишава тази на леда.

И така, водата при нула градуса се различава от леда при същата температура по това, че всеки грам вода съдържа 80 калории повече топлина от един грам лед.

Сега, като знаем колко висока е топлината на топене на леда, виждаме, че няма причина понякога да се оплакваме, че ледът се топи "твърде бързо". Ако ледът имаше същата топлина на топене като повечето други тела, той би се стопил няколко пъти по-бързо.

В живота на нашата планета топенето на сняг и лед е от абсолютно изключително значение по своята важност. Трябва да се помни, че само ледената покривка заема повече от три процента от цялата земна повърхност или 11 процента от цялата земя. В района на южния полюс се намира огромният континент Антарктида, по-голям от Европа и Австралия взети заедно, покрит с непрекъснат слой лед. Вечната замръзналост царува над милиони квадратни километри земя. Само ледници и вечна замръзналост съставляват една пета от земната маса. Към това трябва да добавим още една повърхност, покрита със сняг през зимата. И тогава можем да кажем, че от една четвърт до една трета от земята винаги е покрита с лед и сняг. За няколко месеца в годината тази площ надхвърля половината от цялата суша.

Ясно е, че огромни маси замръзнала вода не могат да не повлияят на климата на Земята. Какво колосално количество слънчева топлина се изразходва само за стопяването на една снежна покривка през пролетта! Наистина, средно достига около 60 сантиметра дебелина и за всеки грам трябва да изразходвате 80 калории. Но слънцето е толкова мощен източник на енергия, че по нашите географски ширини може да свърши тази работа понякога за няколко дни. И е трудно да си представим каква висока вода би ни очаквала, ако ледът имаше например такава топлина на топене като оловото. Целият сняг може да се стопи за един ден или дори за няколко часа и тогава реките, които преливат до необикновени размери, ще отмият най-плодородния слой почва и растения от повърхността на земята, донасяйки безброй бедствия на целия живот на Земята .

Когато ледът се топи, той абсорбира огромно количество топлина. Същото количество топлина се отделя от водата, когато замръзне. Ако водата имаше ниска топлина на топене, тогава нашите реки, езера и морета вероятно щяха да замръзнат след първата слана.

И така, към големия топлинен капацитет на водата беше добавена още една забележителна характеристика - голяма топлина на топене.

АБСОЛЮТНА ТЕМПЕРАТУРНА СКАЛА.

1. температура е мярка за средната кинетична енергия на молекулите, характеризираща
степента на нагряване на телата.

2. Уред за измерване на температура - термометър .

3. Принцип на действие термометър:
При измерване на температурата се използва зависимостта на промяната на всеки макроскопичен параметър (обем, налягане, електрическо съпротивление и т.н.) на вещество от температурата.
При течните термометри това е промяната в обема на течността.
Когато две среди влязат в контакт, енергията се прехвърля от по-нагрята среда към по-малко нагрята.
В процеса на измерване на температурата на тялото и термометърът идват в състояние на топлинно равновесие.

Термометри.
В практиката често се използват течни термометри: живачни (в границите от -35 С до +750 С) и спиртни (от -80 С до +70 С).
Те използват свойството на течността да променя обема си при промяна на температурата.
Всяка течност обаче има свои собствени характеристики на промяна на обема (разширяване) при различни температури.
В резултат на сравняване например на показанията на живачните и алкохолните термометри ще има точно съвпадение само в две точки (при температури от 0 C и 100 C).
Тези недостатъци не сагазови термометри .
Първият газов термометър е създаден от французите. физик Дж. Чарлз.

Когато две тела с различна температура влязат в контакт, вътрешната енергия се прехвърля от по-нагрято тяло към по-малко нагрято и температурите на двете тела се изравняват.
Настъпва състояние на топлинно равновесие, при което всички макропараметри (обем, налягане, температура) на двете тела остават непроменени в бъдеще при непроменени външни условия.
4. топлинно равновесие е състояние, при което всички макроскопични параметри остават непроменени за произволно дълго време.

5. Състоянието на топлинно равновесие на система от тела се характеризира с температура: всички тела на системата, които са в топлинно равновесие помежду си, имат еднаква температура.

където k е константата на Болцман

Тази зависимост дава възможност да се въведе нова температурна скала - абсолютна температурна скала, която не зависи от веществото, използвано за измерване на температурата.

6. Абсолютна температурна скала - въведен английски. физик У. Келвин
- без отрицателни температури

Единица за абсолютна температура в SI: [T] = 1K (Келвин)
Нулевата температура на абсолютната скала е абсолютната нула (0K = -273 C), най-ниската температура в природата. АБСОЛЮТНАТА НУЛА е най-ниската температура, при която топлинното движение на молекулите спира.

Връзката на абсолютната скала със скалата на Целзий

Във формулите абсолютната температура се обозначава с буквата "Т", а температурата по скалата на Целзий - с буквата "t".

История на изобретението термометър

Термометърът се счита за изобретател : в неговите собствени писания няма описание на това устройство, но неговите ученици, Нели и , свидетелства, че вече в той направи нещо като термобароскоп ( ). По това време Галилей изучава работата , в който вече е описано подобно устройство, но не за измерване на градуси на топлина, а за повишаване на водата чрез нагряване. Термоскопът беше малка стъклена топка със запоена към нея стъклена тръба. Топката се нагрява леко и краят на тръбата се спуска в съд с вода. След известно време въздухът в топката се охлади, налягането му намаля и водата под действието на атмосферното налягане се издигна в тръбата до определена височина. Впоследствие, със затопляне, налягането на въздуха в топката се увеличава и нивото на водата в тръбата намалява; при охлаждане водата в нея се повишава. С помощта на термоскоп беше възможно да се прецени само за промяната в степента на нагряване на тялото: той не показваше числените стойности на температурата, тъй като нямаше скала. Освен това нивото на водата в тръбата зависи не само от температурата, но и от атмосферното налягане. През 1657 г. термоскопът на Галилей е подобрен от флорентински учени. Те снабдиха инструмента със скала от перли и изпуснаха въздуха от резервоара (топката) и тръбата. Това направи възможно не само качествено, но и количествено сравняване на температурите на телата. Впоследствие термоскопът е сменен: той е обърнат наопаки, а в тръбата вместо вода е налят алкохол и съдът е изваден. Работата на това устройство се основаваше на разширяването на телата; температурите на най-горещите летни и най-студените зимни дни бяха взети като "постоянни" точки. Изобретяването на термометъра също се приписва на Лорд , , Санкторий, Скарпий, Корнелий Дреббел ( ), Порт и Саломон дьо Ко, който пише по-късно и отчасти поддържа лични отношения с Галилей. Всички тези термометри бяха въздушни и се състоеха от съд с тръба, съдържаща въздух, отделена от атмосферата с воден стълб, те променяха показанията си както от температурните промени, така и от промените в атмосферното налягане.

Течните термометри са описани за първи път през г. „Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento“, където се говори за тях като за предмети, отдавна изработени от квалифицирани занаятчии, наречени „Confia“, нагряващи стъкло върху огън от раздухана лампа и правещи невероятни и много деликатни продукти от него. Отначало тези термометри бяха пълни с вода и се спукаха, когато замръзнаха; те започнаха да използват винена спиртна напитка за това през 1654 г. според идеята на Великия херцог на Тоскана . Флорентинските термометри не само са изобразени в Саги, но няколко копия са оцелели до наше време в Галилейския музей във Флоренция; тяхното приготвяне е описано подробно.

Първо, майсторът трябваше да направи разделения върху тръбата, като се съобрази с нейните относителни размери и размера на топката: разделенията бяха нанесени с разтопен емайл върху тръбата, нагрята на лампата, всяка десета беше обозначена с бяла точка, а останалите по черно. Обикновено те правеха 50 разделения по такъв начин, че когато снегът се топеше, алкохолът не падаше под 10, а на слънце не се издигаше над 40. Добрите майстори направиха такива термометри толкова успешно, че всички те показаха една и съща температурна стойност под същите условия, но това не е възможно да се постигне, ако тръбата беше разделена на 100 или 300 части, за да се получи по-голяма точност. Термометрите бяха напълнени чрез нагряване на крушката и спускане на края на тръбата в алкохол; пълненето беше завършено с помощта на стъклена фуния с тънко изтеглен край, която свободно влизаше в доста широка тръба. След регулиране на количеството течност, отворът на тръбата се запечатва с восък, наречен "херметик". От това става ясно, че тези термометри са били големи и са можели да служат за определяне на температурата на въздуха, но все пак са били неудобни за други, по-разнообразни експерименти, а градусите на различните термометри не са били сравними помежду си.

AT Ж. ( ) в подобри въздушния термометър, измервайки не разширяването, а увеличаването на еластичността на въздуха, намален до същия обем при различни температури чрез изливане на живак в отворено коляно; барометричното налягане и неговите промени бяха взети под внимание. Нулата на такава скала трябваше да бъде „онази значителна степен на студ“, при която въздухът губи цялата си еластичност (т.е. ), а втората постоянна точка е точката на кипене на водата. Влиянието на атмосферното налягане върху точката на кипене все още не беше известно на Амонтон и въздухът в неговия термометър не беше освободен от водни газове; следователно от неговите данни абсолютната нула се получава при −239,5° по Целзий. Друг въздушен термометър на Амонтон, направен много несъвършено, не зависи от промените в атмосферното налягане: това беше сифонен барометър, чието отворено коляно беше удължено нагоре, напълнено отдолу със силен разтвор на поташ, отгоре с масло и завършено в затворен резервоар с въздух.

Той даде съвременната форма на термометъра и описва своя метод на приготвяне през 1723 г. Първоначално той също пълни лулите си с алкохол и едва накрая преминава към живак. Той постави нулата на скалата си при температурата на смес от сняг с амоняк или готварска сол, при температурата на „началото на замръзване на водата“ той показа 32 °, а телесната температура на здрав човек в устата или под ръката е еквивалентен на 96 °. Впоследствие той установи, че водата кипи при 212 ° и тази температура винаги е била една и съща в същото състояние. . Оцелелите копия на термометрите на Фаренхайт се отличават с прецизната си изработка.

Най-накрая установи и двете постоянни точки, топящ се лед и вряща вода, шведски астроном, геолог и метеоролог през 1742 г. Но първоначално той постави 0° при точката на кипене и 100° при точката на замръзване. В работата си Целзий ” говори за своите експерименти, показващи, че точката на топене на леда (100 °) не зависи от налягането. Той също така определи с невероятна точност как се променя точката на кипене на водата . Той предложи знакът 0 ( вода) може да се калибрира, като се знае на какво ниво спрямо морето се намира термометърът.

По-късно, след смъртта на Целзий, неговите съвременници и колеги ботаници и астрономът Morten Strömer използва тази скала с главата надолу (за 0 ° те започнаха да вземат точката на топене на леда, а за 100 ° - точката на кипене на водата). В тази форма Оказа се много удобно, стана широко разпространено и се използва и до днес.

Според един разказ самият Целзий обърнал везната си по съвета на Strömer. Според други източници скалата е обърната от Карл Линей през 1745 г. А според третата - скалата е обърната от наследника на Целзий М. Стремер и през 18 век такъв термометър е широко разпространен под името "шведски термометър", а в самата Швеция - под името Стремер, но известният шведски химик Йохан Якоб в своя труд "Ръководство по химия" погрешно нарича скалата на М. Strömer скалата на Целзий и оттогава скалата на Целзий е кръстена на Андерс Целзий.

Върши работа през 1736 г., въпреки че доведоха до установяването на скала от 80 °, те бяха по-скоро крачка назад срещу това, което Фаренхайт вече беше направил: термометърът на Реомюр беше огромен, неудобен за използване, а неговият метод за разделяне на градуси беше неточен и неудобен.

След Фаренхайт и Реомюр, производството на термометри попада в ръцете на занаятчиите, тъй като термометрите се превръщат в стока.

През 1848 г. английски физик (Лорд Келвин) доказа възможността за създаване на абсолютна температурна скала, чиято нула не зависи от свойствата на водата или веществото, запълващо термометъра. Референтна точка в " » сервирана стойност : -273,15 ° C. При тази температура топлинното движение на молекулите спира. Следователно по-нататъшното охлаждане на телата става невъзможно.

Течни термометри

Течните термометри се основават на принципа на промяна на обема на течността, която се излива в термометъра (обикновено или ), когато температурата на околната среда се промени.

Във връзка със забраната за използване на живак в много области на дейност се търсят алтернативни пълнежи за битови термометри. Например, такъв заместител може да бъде сплав .

За да премахнете разлят живак от счупен термометър, вижте статията

Механични термометри

Термометрите от този тип работят на същия принцип като електронните, но обикновено се използват като сензор. спирала или .

Електрически термометри

Принципът на действие на електрическите термометри се основава на промяната контакт потенциална разлика в зависимост от температурата). Най-точни и стабилни във времето са на основата на платинена тел или платинено разпръскване върху керамика.

Оптични термометри

Оптичните термометри позволяват записване на температура чрез промяна

Инфрачервени термометри

Инфрачервеният термометър ви позволява да измервате температурата без директен контакт с човек. В някои страни отдавна има тенденция да се изоставят живачните термометри в полза на инфрачервените не само в медицинските заведения, но и на ниво домакинство.

Технически термометри

Техническите термометри се използват в предприятията в селското стопанство, нефтохимическата, химическата, минната и металургичната промишленост, в машиностроенето, жилищно-комуналните услуги, транспорта, строителството, медицината, с една дума във всички сфери на живота.

Има такива видове технически термометри:

термометри технически течни ТТЖ-М;

биметални термометри TB, TBT, TBI;

селскостопански термометри ТС-7-М1;

термометри максимум SP-83 M;

термометри за специални камери ниски градусни SP-100;

специални виброустойчиви термометри SP-V;

живачни електроконтактни термометри ТПК;

лабораторни термометри TLS;

термометри за петролни продукти TN;

термометри за изследване на нефтопродукти TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.

На 29 март 1561 г. е роден италианският лекар Санторио - един от изобретателите на първия живачен термометър, уред, който е иновация за онова време и без който днес не може нито един човек.

Санторио беше не само лекар, но и анатом и физиолог. Работи в Полша, Унгария и Хърватия, активно изучава процеса на дишане, "невидимото изпарение" от повърхността на кожата и провежда изследвания в областта на човешкия метаболизъм. Санторио провежда експерименти върху себе си и, изучавайки характеристиките на човешкото тяло, създава много измервателни уреди - устройство за измерване на силата на пулсацията на артериите, везни за наблюдение на промените в човешката маса и - първият живачен термометър.

Трима изобретатели

Днес е доста трудно да се каже кой точно е създал термометъра. Изобретяването на термометъра се приписва на много учени едновременно - Галилео, Санторио, лорд Бейкън, Робърт Флуд, Скарпи, Корнелиус Дреббел, Порте и Саломон де Ко. Това се дължи на факта, че много учени едновременно са работили върху създаването на апарат, който да помогне за измерване на температурата на въздуха, почвата, водата и човек.

Няма описание на това устройство в собствените писания на Галилей, но неговите ученици свидетелстват, че през 1597 г. той е създал термоскоп - апарат за повдигане на вода чрез нагряване. Термоскопът беше малка стъклена топка със запоена към нея стъклена тръба. Разликата между термоскопа и съвременния термометър е, че в изобретението на Галилей въздухът се разширява вместо живак. Освен това можеше да се използва само за преценка на относителната степен на нагряване или охлаждане на тялото, тъй като той все още нямаше скала.

Санторио от университета в Падуа създаде свое собствено устройство, което можеше да измерва температурата на човешкото тяло, но устройството беше толкова обемисто, че беше монтирано в двора на къщата. Изобретението на Санторио имаше формата на топка и продълговата навиваща се тръба, върху която бяха начертани деления, свободният край на тръбата беше пълен с оцветена течност. Изобретението му датира от 1626 г.

През 1657 г. флорентински учени подобриха термоскопа на Галилей, по-специално като оборудваха устройството със скала за мъниста.

По-късно учените се опитаха да подобрят устройството, но всички термометри бяха въздушни и техните показания зависеха не само от промените в телесната температура, но и от атмосферното налягане.

Първите течни термометри са описани през 1667 г., но те се пукат при замръзване на водата, така че за направата им е използван етилов алкохол. Изобретяването на термометъра, чиито данни няма да се определят от промените в атмосферното налягане, се дължи на експериментите на физика Еванджелиста Торичели, ученик на Галилей. В резултат на това термометърът беше напълнен с живак, обърнат, към топката беше добавен оцветен алкохол и горният край на тръбата беше запечатан.

Единична скала и живак

Дълго време учените не можеха да намерят отправни точки, разстоянието между които да се раздели равномерно.

Като първоначални данни за скалата бяха предложени точките на размразяване на лед и разтопено масло, точката на кипене на водата и някои абстрактни понятия като "значителна степен на студ".

Термометърът с модерна форма, най-подходящ за домашна употреба, с точна скала за измерване, е създаден от немския физик Габриел Фаренхайт. Той описва метода си за направата на термометър през 1723 г. Първоначално Фаренхайт създава два алкохолни термометъра, но след това физикът решава да използва живак в термометъра. Скалата на Фаренхайт се основава на три установени точки:

първата точка беше равна на нула градуса - това е температурата на състава на вода, лед и амоняк;
втората, обозначена като 32 градуса, е температурата на сместа от вода и лед;
третата е точката на кипене на водата, равна на 212 градуса.
По-късно везната е кръстена на своя създател.

справка
Днес скалата на Целзий е най-разпространена, скалата на Фаренхайт все още се използва в САЩ и Англия, а скалата на Келвин се използва в научните изследвания.
Но шведският астроном, геолог и метеоролог Андерс Целзий най-накрая установи и двете постоянни точки - топящ се лед и вряща вода - през 1742 г. Той раздели разстоянието между точките на 100 интервала, като 100 е точката на топене на леда, а 0 е точката на кипене на водата.

Днес скалата на Целзий се използва обърната, т.е. 0 ° се приема за точка на топене на леда, а 100 ° е точката на кипене на водата.

Според една версия скалата е била „преобърната“ от съвременници и сънародници, ботаника Карл Линей и астронома Мортен Щрьомер, след смъртта на Целзий, но според друга самият Целзий е обърнал везната си по съвет на Щрьомер.

През 1848 г. английският физик Уилям Томсън (лорд Келвин) доказва възможността за създаване на абсолютна температурна скала, където отправната точка е стойността на абсолютната нула: -273,15 ° C - при тази температура по-нататъшното охлаждане на телата вече не е възможно .

Още в средата на 18 век термометрите стават предмет на търговия и се правят от занаятчии, но термометрите идват в медицината много по-късно, в средата на 19 век.

Съвременни термометри

Ако през 18 век имаше „бум“ на открития в областта на системите за измерване на температурата, днес все повече се работи за създаване на методи за измерване на температурата.

Обхватът на термометрите е изключително широк и е от особено значение за живота на съвременния човек. Термометърът извън прозореца отчита външната температура, термометърът в хладилника помага да се контролира качеството на съхранение на храната, термометърът във фурната ви позволява да поддържате температурата по време на печене, а термометърът измерва телесната температура и помага да се оценят причините на лошо здраве.
Термометърът е най-често срещаният тип термометър и той може да се намери във всеки дом. Въпреки това, живачните термометри, които някога бяха ярко откритие на учените, сега постепенно се превръщат в нещо от миналото като опасни. Живачните термометри съдържат 2 грама живак и имат най-висока точност при определяне на температурата, но трябва не само да боравите правилно с тях, но и да знаете какво да правите, ако термометърът внезапно се счупи.
Живачните термометри се заменят с електронни или цифрови термометри, които работят на базата на вграден метален сензор. Има и специални термоленти и инфрачервени термометри.