Termometres lange reise

Temperaturmåleinstrumenter som er vanlige i dag, spiller en viktig rolle i vitenskap, teknologi og i folks hverdagsliv, de har en lang historie og er assosiert med navnene til mange strålende forskere fra forskjellige land, inkludert russere og de som jobbet i Russland.

En detaljert beskrivelse av historien om etableringen av til og med et vanlig væsketermometer kan ta en hel bok, inkludert historier om spesialister på forskjellige felt - fysikere og kjemikere, filosofer og astronomer, matematikere og mekanikere, zoologer og botanikere, klimatologer og glassblåsere.

Notatene nedenfor gir seg ikke ut for å være en fullstendig presentasjon av denne svært underholdende historien, men kan være nyttige for å bli kjent med kunnskapsfeltet og teknologifeltet, som heter Termometri.

Temperatur

Temperatur er en av de viktigste indikatorene som brukes i ulike grener av naturvitenskap og teknologi. I fysikk og kjemi brukes det som en av hovedkarakteristikkene til likevektstilstanden til et isolert system, i meteorologi - som hovedkarakteristikken for klima og vær, i biologi og medisin - som den viktigste størrelsen som bestemmer vitale funksjoner.

Selv den antikke greske filosofen Aristoteles (384–322 f.Kr.) anså begrepene varme og kulde som grunnleggende. Sammen med slike kvaliteter som tørrhet og fuktighet, karakteriserte disse konseptene de fire elementene i "primær materie" - jord, vann, luft og ild. Selv om de på den tiden og flere århundrer etter at de allerede snakket om graden av varme eller kulde ("varmere", "varmere", "kaldere"), fantes ikke kvantitative mål.

For rundt 2500 år siden innså den antikke greske legen Hippokrates (ca. 460 – ca. 370 f.Kr.) at forhøyet kroppstemperatur var et tegn på sykdom. Det oppsto et problem med å bestemme normaltemperaturen.

Et av de første forsøkene på å introdusere konseptet standardtemperatur ble gjort av den gamle romerske legen Galen (129 - ca. 200), som foreslo at temperaturen til en blanding av like volumer kokende vann og is anses som "nøytral", og temperaturene til de enkelte komponentene (kokende vann og smeltende is) betraktes som henholdsvis fire grader varm og fire grader kald. "temperatur"(til nivå), hvorfra ordet "temperatur" kommer. Temperaturmålingene begynte imidlertid mye senere.

Termoskop og de første lufttermometrene

Historien om temperaturmåling går litt over fire århundrer tilbake. Basert på luftens evne til å utvide seg ved oppvarming, som ble beskrevet av de gamle bysantinske grekerne tilbake på 200-tallet. f.Kr. laget flere oppfinnere et termoskop - en enkel enhet med et glassrør fylt med vann. Det skal sies at grekerne (de første europeerne) ble kjent med glass tilbake på 500-tallet, på 1200-tallet. De første venetianske glassspeilene dukket opp på 1600-tallet. glassfremstilling i Europa ble ganske utviklet, og i 1612 kom den første manualen "De arte vitraria"("Om kunsten å lage glass") av florentineren Antonio Neri (død 1614).

Glassproduksjon ble spesielt utviklet i Italia. Derfor er det ikke overraskende at de første glassinstrumentene dukket opp der. Den første beskrivelsen av termoskopet ble inkludert i boken til den napolitanske naturforskeren involvert i keramikk, glass, kunstige edelstener og destillasjon, Giovanni Battista de la Porta (1535–1615)"Magia Naturalis"

("Naturlig magi") Publikasjonen ble utgitt i 1558.

På 1590-tallet. Den italienske fysikeren, mekanikeren, matematikeren og astronomen Galileo Galilei (1564–1642) bygde ifølge vitnesbyrd fra elevene hans Nelli og Viviani sitt glasstermobaroskop i Venezia ved å bruke en blanding av vann og alkohol; Med denne enheten var det mulig å foreta målinger. Noen kilder sier at Galileo brukte vin som en farget væske. Luft fungerte som arbeidsvæske, og temperaturendringer ble bestemt av luftvolumet i enheten. Enheten var unøyaktig, avlesningene var avhengig av både temperatur og trykk, men den gjorde det mulig å "dumpe" en væskekolonne ved å endre lufttrykket. En beskrivelse av denne enheten ble laget i 1638 av Galileos student Benadetto Castelli. Den nære tilknytningen mellom Santorio og Galileo gjør det vanskelig å bestemme bidragene fra hver til deres mange tekniske nyvinninger. Santorio er kjent for sin monografi "De statica medicina"("Notes on the Medical Art of Galen") beskrev først et lufttermometer. Han brukte også et termometer for å måle temperaturen på menneskekroppen («pasienter klemmer flasken med hendene, puster på den under tak, tar den inn i munnen»), og brukte en pendel for å måle puls. Teknikken hans besto av å registrere hastigheten som termometeravlesningene falt med under ti svingninger av pendelen, den var avhengig av ytre forhold og var unøyaktig.

Instrumenter som ligner på Galileos termoskop ble laget av den nederlandske fysikeren, alkymisten, mekanikeren, gravøren og kartografen Cornelis Jacobson Drebbel (1572–1633) og den engelske mystiske filosofen og legen Robert Fludd (1574–1637), som antagelig var kjent med Florentinske forskere. Det var Drebbels apparat som først (i 1636) ble kalt et "termometer". Det så ut som et U-formet rør med to reservoarer. Mens han jobbet med væsken til termometeret sitt, oppdaget Drebbel en metode for å produsere lyse karminfarger. Fludd beskrev på sin side lufttermometeret.

De første flytende termometre

Det neste lille, men viktige skrittet mot å gjøre et termoskop om til et moderne væsketermometer, var bruken av en væske og et glassrør forseglet i den ene enden som arbeidsvæske. Koeffisienten for termisk utvidelse av væsker er mindre enn for gasser, men volumet av væsken endres ikke med endringer i ytre trykk. Dette trinnet ble tatt rundt 1654 i verkstedene til storhertugen av Toscana, Ferdinand II de' Medici (1610–1670).

I mellomtiden begynte systematiske meteorologiske målinger i forskjellige europeiske land. Hver forsker på den tiden brukte sin egen temperaturskala, og måleresultatene som har nådd oss ​​kan verken sammenlignes med hverandre eller knyttes til moderne grader. Begrepet temperaturgrader og referansepunkter på temperaturskalaen dukket tilsynelatende opp i flere land allerede på 1600-tallet.

Et av de første forsøkene på å kalibrere og standardisere termometre ble gjort i oktober 1663 i London. Medlemmene av Royal Society ble enige om å bruke et av alkoholtermometrene laget av fysikeren, mekanikeren, arkitekten og oppfinneren Robert Hooke (1635–1703) som standard og sammenligne avlesningene til andre termometre med det.

Hooke introduserte rødt pigment i alkohol og delte vekten i 500 deler. Han oppfant også minima-termometeret (som indikerer den laveste temperaturen).

I 1665 foreslo den nederlandske teoretiske fysikeren, matematikeren, astronomen og oppfinneren Christiaan Huygens (1629–1695), sammen med R. Hooke, å bruke temperaturene for issmelting og vannkoking for å lage en temperaturskala. De første forståelige meteorologiske registreringene ble registrert ved hjelp av Hooke-Huygens-skalaen.

Den første beskrivelsen av et ekte væsketermometer dukket opp i 1667 i publikasjonen av Accademia del Chimento * "Essays om de naturvitenskapelige aktivitetene til Academy of Experiments." De første eksperimentene innen kalorimetri ble utført og beskrevet ved Akademiet. Det ble vist at under sjeldne bruk koker vann ved lavere temperatur enn ved atmosfærisk trykk, og at når det fryser, utvider det seg. "Florentinske termometre" ble mye brukt i England (introdusert av R. Boyle) og i Frankrike (spredt takket være astronomen I. Bullo). Forfatteren av den berømte russiske monografien "Concepts and Fundamentals of Thermodynamics" (1970), I.R Krichevsky, mener at det var akademiets arbeid som la grunnlaget for bruken av flytende termometre. Et av medlemmene av akademiet, matematiker og fysiker Carlo Renaldini (1615–1698) i et essay"Philosophia naturalis"

("Natural Philosophy"), utgitt i 1694, foreslo å ta temperaturen på smeltende is og kokende vann som referansepunkter.

Guerickes gigantomani fant tilhengere i USA tre århundrer senere. Verdens største termometer, 40,8 m (134 fot) høyt, ble bygget i 1991 for å minnes den rekordhøye temperaturen som ble oppnådd i Death Valley i California i 1913: +56,7 °C (134 °F). Treveistermometeret er plassert i den lille byen Baker, nær Nevada.

De første nøyaktige termometrene som kom i stor bruk ble laget av den tyske fysikeren Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736). Oppfinneren ble født i det som nå er Polen, i Gdansk (den gang Danzig), ble tidlig foreldreløs, begynte å studere handel i Amsterdam, men fullførte ikke studiene og ble interessert i fysikk begynte han å besøke laboratorier og verksteder i Tyskland, Holland og England .

Fra 1717 bodde han i Holland, hvor han hadde et glassblåseverksted og var engasjert i produksjon av presisjonsmeteorologiske instrumenter - barometre, høydemålere, hygrometre og termometre. I 1709 produserte han et alkoholtermometer, og i 1714 et kvikksølvtermometer.

Kvikksølv viste seg å være en veldig praktisk arbeidsvæske, siden den hadde en mer lineær volumavhengighet av temperatur enn alkohol, varmet opp mye raskere enn alkohol og kunne brukes ved mye høyere temperaturer. Fahrenheit utviklet en ny metode for å rense kvikksølv og brukte et kvikksølvreservoar formet som en sylinder i stedet for en ball. I tillegg, for å forbedre nøyaktigheten til termometre, begynte Fahrenheit, som hadde glassblåseferdigheter, å bruke glass med den laveste termiske ekspansjonskoeffisienten. Bare i området med lave temperaturer var kvikksølv (frysepunkt –38,86 °C) dårligere enn alkohol (frysepunkt –114,15 °C).

Fra 1718 foreleste Fahrenheit om kjemi i Amsterdam, og i 1724 ble han medlem av Royal Society, selv om han ikke fikk en akademisk grad og publiserte bare én samling forskningsartikler.

Newtons egne første forsøk på å utvikle en temperaturskala var naive og ble nesten umiddelbart forlatt.

Det ble foreslått å ta lufttemperaturen om vinteren og temperaturen på ulmende kull som referansepunkter. Da brukte Newton snøsmeltepunktet og kroppstemperaturen til en frisk person, linolje som arbeidsvæske, og delte skalaen (basert på 12 måneder i året og 12 timer på et døgn før middag) i 12 grader (iht. andre kilder, 32 grader). I dette tilfellet ble kalibreringen utført ved å blande visse mengder kokende og bare tint vann. Men denne metoden viste seg også å være uakseptabel.

Newton var ikke den første som brukte olje: tilbake i 1688 brukte den franske fysikeren Dalance smeltepunktet til kusmør som et referansepunkt for kalibrering av alkoholtermometre. Hvis denne teknikken ble bevart, ville Russland og Frankrike ha forskjellige temperaturskalaer: både ghee, vanlig i Russland, og det berømte Vologda-smøret skiller seg i sammensetning fra europeiske varianter.

Den observante Roemer la merke til at pendelklokken hans går saktere om sommeren enn om vinteren, og skalainndelingene til hans astronomiske instrumenter er større om sommeren enn om vinteren. For å øke nøyaktigheten av målinger av tid og astronomiske parametere, var det nødvendig å utføre disse målingene ved de samme temperaturene og derfor ha et nøyaktig termometer. Roemer, som Newton, brukte to referansepunkter: normal menneskelig kroppstemperatur og smeltetemperaturen til is (arbeidsvæsken var forsterket rødvin eller en 40 % alkoholløsning, tonet med safran, i et 18-tommers rør). Fahrenheit la til et tredje punkt til dem, som tilsvarte den laveste temperaturen som da ble oppnådd i vann-is-ammoniakkblandingen.

Etter å ha oppnådd betydelig høyere målenøyaktighet med kvikksølvtermometeret, delte Fahrenheit hver grad av Roemer i fire og tok tre punkter som referansepunkter for temperaturskalaen hans: temperaturen til en saltblanding av vann med is (0 °F), kroppstemperaturen av en frisk person (96 ° F) og issmeltetemperatur (32 °F), med sistnevnte betraktet som kontrollen. Slik skrev han om det i en artikkel publisert i bladet"Filosofisk transaksjon
bind 33, s. 78): «...ved å plassere termometeret i en blanding av ammoniumsalt eller havsalt, vann og is, finner vi punktet på skalaen som indikerer null. Det andre punktet oppnås hvis den samme blandingen uten salt brukes. La oss betegne dette punktet som 30. Det tredje punktet, betegnet som 96, oppnås hvis termometeret tas inn i munnen og mottar varmen til en frisk person.»

Det er en legende om at Fahrenheit tok temperaturen som luften ble avkjølt til vinteren 1708/09 i hjembyen Danzig som det laveste punktet på skalaen. Du kan også finne utsagn om at han trodde at en person døde av kulde ved 0 ° F og av heteslag kl
100°F. Til slutt sa de at han var medlem av frimurerlosjen med dens 32 grader av innvielse, og tok derfor isens smeltepunkt lik dette tallet.

Etter litt prøving og feiling kom Fahrenheit frem til en veldig nyttig temperaturskala. Vannets kokepunkt viste seg å være lik 212 °F på den aksepterte skalaen, og hele temperaturområdet til væskefasetilstanden til vannet tilsvarte 180 °F.

Begrunnelsen for denne skalaen var fraværet av negative gradverdier.

Etter å ha utført en rekke nøyaktige målinger, slo Fahrenheit fast at kokepunktet varierer avhengig av atmosfærisk trykk.

Dette tillot ham å lage et hypsotermometer - en enhet for å måle atmosfærisk trykk basert på kokepunktet til vann. Han tok også ledelsen i oppdagelsen av fenomenet superkjøling av væsker.

Fahrenheits arbeid la grunnlaget for termometri, og deretter termokjemi og termodynamikk. Fahrenheit-skalaen ble tatt i bruk som offisiell i mange land (i England - siden 1777), bare den normale temperaturen på menneskekroppen ble korrigert til 98,6 o F. Nå brukes denne skalaen bare i USA og Jamaica, andre land på 1960-tallet x og 1970-tallet

Martin skrev i en av bøkene sine at hans samtidige kranglet om isens smeltepunkt endres med høyden, og for å fastslå sannheten fraktet de et termometer fra England til Italia.

Det er ikke mindre overraskende at forskere som ble kjent innen ulike kunnskapsfelt senere ble interessert i å måle menneskelig kroppstemperatur: A. Lavoisier og P. Laplace, J. Dalton og G. Davy, D. Joule og P. Dulong, W. Thomson og A. Becquerel, J. Foucault og G. Helmholtz.

"Mye kvikksølv har strømmet under broen" siden den gang. Den nesten tre hundre år lange epoken med utbredt bruk av kvikksølvtermometre ser ut til å ta slutt snart på grunn av toksisiteten til det flytende metallet: I europeiske land, hvor mer og mer oppmerksomhet rettes mot menneskelige sikkerhetsspørsmål, har det blitt vedtatt lover til begrense og forby produksjonen av slike termometre.

* Accademia del Cimento ble grunnlagt i Firenze i 1657 av Galileos studenter under beskyttelse av Ferdinand II de' Medici og hans bror Leopoldo. Accademia del Cimento varte ikke lenge, men ble prototypen til Royal Society, Paris Academy of Sciences og andre europeiske akademier . Det ble skapt for å fremme vitenskapelig kunnskap og utvide kollektive aktiviteter for utviklingen.

Gjengitt med fortsettelse

Nå mangler vi bare snø, en kopp, et termometer og litt tålmodighet. La oss ta med en kopp snø fra frosten, sette den på et varmt, men ikke varmt sted, senke et termometer i snøen og se på temperaturen. Til å begynne med vil kvikksølvkolonnen krype oppover relativt raskt. Snøen forblir tørr. Etter å ha nådd null, vil kvikksølvkolonnen stoppe. Fra dette øyeblikket begynner snøen å smelte. Vann vises i bunnen av koppen, men termometeret viser fortsatt null. Ved å kontinuerlig blande snøen er det ikke vanskelig å sørge for at kvikksølvet ikke rikke seg frem til det hele smelter.

Hva får temperaturen til å stoppe og akkurat på tidspunktet når snøen blir til vann? Varmen som tilføres koppen brukes utelukkende på ødeleggelse av snøfnuggkrystaller. Og så snart den siste krystallen kollapser, vil vanntemperaturen begynne å stige.

Det samme fenomenet kan observeres under smelting av andre krystallinske stoffer. De krever alle en viss mengde varme for å endre seg fra fast til flytende. Denne mengden, ganske spesifikk for hvert stoff, kalles fusjonsvarmen.

Fusjonsvarmen er forskjellig for forskjellige stoffer. Og det er her at når vi begynner å sammenligne de spesifikke fusjonsvarmene for forskjellige stoffer, skiller vann seg ut blant dem igjen. Som spesifikk varme, er den spesifikke fusjonsvarmen til is mye større enn fusjonsvarmen til noe annet stoff.

For å smelte ett gram benzen trenger du 30 kalorier, fusjonsvarmen av tinn er 13 kalorier, bly - ca 6 kalorier, sink - 28, kobber - 42 kalorier. Og for å gjøre is om til vann ved null grader kreves det 80 kalorier! Denne mengden varme er nok til å heve temperaturen på ett gram flytende vann fra 20 grader til koking. Bare ett metall, aluminium, har en spesifikk fusjonsvarme som overstiger fusjonsvarmen til is.

Så vann ved null grader skiller seg fra is ved samme temperatur ved at hvert gram vann inneholder 80 kalorier mer varme enn et gram is.

Nå som vi vet hvor høy fusjonsvarmen av is er, ser vi at vi ikke har noen grunn til å noen ganger klage over at isen smelter «for raskt». Hvis isen hadde samme fusjonsvarme som de fleste andre kropper, ville den smelte flere ganger raskere.

I livet til planeten vår er smelting av snø og is av helt eksepsjonell betydning. Det må huskes at innlandsisen alene opptar mer enn tre prosent av hele jordoverflaten eller 11 prosent av hele landmassen. I regionen rundt sørpolen ligger det enorme kontinentet Antarktis, større i størrelse enn Europa og Australia til sammen, dekket med et kontinuerlig islag. Permafrost hersker over millioner av kvadratkilometer land. Isbreer og permafrost alene utgjør en femtedel av landmassen. Til dette må vi legge til overflaten dekket med snø om vinteren. Og så kan vi si at fra en fjerdedel til en tredjedel av landet er alltid dekket med is og snø. Flere måneder av året overstiger dette området halvparten av hele landmassen.

Det er klart at enorme masser av frossent vann ikke kan annet enn å påvirke jordens klima. For en kolossal mengde solvarme som brukes bare for å smelte ett snødekke om våren! Tross alt når den i gjennomsnitt omtrent 60 centimeter i tykkelse, og for hvert gram må du bruke 80 kalorier. Men solen er en så kraftig energikilde at den på våre breddegrader noen ganger takler dette arbeidet på flere dager. Og det er vanskelig å forestille seg hva slags flom som ville ventet oss hvis isen hadde, for eksempel, den samme fusjonsvarmen som bly. All snøen kunne smelte på en dag eller til og med i løpet av noen få timer, og da ville elvene, hovne opp til ekstraordinære størrelser, vaske bort både det mest fruktbare jordlaget og planter fra jordoverflaten, og bringe utallige katastrofer til alt liv på jorden.

Is, når den smelter, absorberer en enorm mengde varme. Samme mengde varme frigjøres av vann når det fryser. Hvis vannet hadde en liten fusjonsvarme, ville sannsynligvis våre elver, innsjøer og hav fryse etter den første frosten.

Så, i tillegg til den høye varmekapasiteten til vann, har en annen bemerkelsesverdig funksjon blitt lagt til - en høy fusjonsvarme.

ABSOLUTT TEMPERATURSKALA.

1. Temperatur er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekyler, karakteriserende
grad av oppvarming av legemer.

2. Temperaturmåler - termometer .

3. Driftsprinsipp termometer:
Ved måling av temperatur brukes avhengigheten av endringen i enhver makroskopisk parameter (volum, trykk, elektrisk motstand, etc.) av et stoff på temperaturen.
I væsketermometre er dette en endring i væskevolumet.
Når to medier kommer i kontakt, overføres energi fra det mer oppvarmede miljøet til det mindre oppvarmede.
Under måleprosessen når kroppstemperaturen og termometeret en tilstand av termisk likevekt.

Termometre.
I praksis brukes ofte flytende termometre: kvikksølv (i området fra -35 C til +750 C) og alkohol (fra -80 C til +70 C).
De bruker egenskapen til en væske til å endre volumet når temperaturen endres.
Imidlertid har hver væske sine egne egenskaper for volumendring (ekspansjon) ved forskjellige temperaturer.
Som et resultat av å sammenligne for eksempel avlesningene til kvikksølv- og alkoholtermometre, vil en nøyaktig overensstemmelse bare være på to punkter (ved temperaturer på 0 C og 100 C).
Disse ulempene er fraværendegass ​​termometre .
Det første gasstermometeret ble laget av franskmennene. fysiker J. Charles.

Når to legemer med forskjellige temperaturer kommer i kontakt, overføres intern energi fra den mer oppvarmede kroppen til den mindre oppvarmede, og temperaturene til begge legemer utjevnes.
En tilstand av termisk likevekt oppstår der alle makroparametre (volum, trykk, temperatur) for begge legemer deretter forblir uendret under konstante ytre forhold.
4. Termisk likevekt er en tilstand der alle makroskopiske parametere forblir uendret i uendelig lang tid.

5. Tilstanden til termisk likevekt til et system av kropper er preget av temperatur: alle kropper i systemet som er i termisk likevekt med hverandre har samme temperatur.

hvor k er Boltzmanns konstant

Denne avhengigheten gjør det mulig å innføre en ny temperaturskala – en absolutt temperaturskala som ikke er avhengig av stoffet som brukes til å måle temperatur.

6. Absolutt temperaturskala - Engelsk introdusert fysiker W. Kelvin
- ingen negative temperaturer

SI-enhet for absolutt temperatur: [T] = 1K (Kelvin)
Nulltemperaturen på den absolutte skalaen er absolutt null (0K = -273 C), den laveste temperaturen i naturen. ABSOLUTT NULL er den ekstremt lave temperaturen der den termiske bevegelsen til molekyler stopper.

Forholdet mellom den absolutte skalaen og Celsius-skalaen

I formler er absolutt temperatur betegnet med bokstaven "T", og temperatur på Celsius-skalaen med bokstaven "t".

Oppfinnelsens historie termometer

Oppfinneren av termometeret anses å være : i hans egne skrifter er det ingen beskrivelse av denne enheten, men hans elever, Nelly og , vitnet om at allerede i han laget noe som et termobaroskop ( ). Galileo studerte på dette tidspunktet arbeidet , som allerede har beskrevet en lignende enhet, men ikke for å måle grader av varme, men for å heve vann ved oppvarming. Termoskopet var en liten glasskule med et glassrør loddet til. Kulen ble litt oppvarmet og enden av røret ble senket ned i et kar med vann. Etter en tid ble luften i ballen avkjølt, trykket sank og vannet, under påvirkning av atmosfærisk trykk, steg opp i røret til en viss høyde. Deretter, med oppvarming, økte lufttrykket i ballen og vannstanden i røret sank etter hvert som det avkjølte, men vannet i det steg. Ved hjelp av et termoskop var det mulig å bedømme bare endringen i graden av oppvarming av kroppen: den viste ikke numeriske temperaturverdier, siden den ikke hadde en skala. I tillegg var vannstanden i røret ikke bare avhengig av temperatur, men også av atmosfærisk trykk. I 1657 ble Galileos termoskop forbedret av florentinske forskere. De utstyrte enheten med en perleskala og pumpet ut luften fra reservoaret (kulen) og røret. Dette gjorde det mulig ikke bare å kvalitativt, men også kvantitativt sammenligne kroppstemperaturer. Deretter ble termoskopet endret: det ble snudd opp ned, og i stedet for vann ble alkohol helt inn i røret og karet ble fjernet. Handlingen til denne enheten var basert på utvidelse av kropper, temperaturene på de varmeste sommeren og kaldeste vinterdagene ble tatt som "konstante" punkter. Oppfinnelsen av termometeret tilskrives også Lord , , Sanctorius, Scarpi, Cornelius Drebbel ( ), Porte og Salomon de Caus, som skrev senere og delvis hadde personlige forhold til Galileo. Alle disse termometre var lufttermometre og besto av et kar med et rør som inneholdt luft skilt fra atmosfæren av en vannkolonne.

Væsketermometre ble beskrevet for første gang i d. "Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento", hvor de omtales som gjenstander som lenge har blitt laget av dyktige håndverkere, som kalles "Confia", som varmer opp glasset på den blåste ilden til en lampe og lage fantastiske og veldig delikate produkter av det. Først ble disse termometrene fylt med vann, og de sprakk når det frøs; de begynte å bruke vinalkohol til dette i 1654 i henhold til ideen til storhertugen av Toscana . De florentinske termometrene er ikke bare avbildet i Saggi, men har blitt bevart i flere eksemplarer til i dag i Galilean Museum, i Firenze; deres forberedelse er beskrevet i detalj.

Først måtte mesteren gjøre inndelinger på røret, tatt i betraktning dets relative størrelser og dimensjonene til ballen: delingene ble påført med smeltet emalje på røret oppvarmet i en lampe, hver tiende ble indikert med en hvit prikk, og de andre med svart. De gjorde vanligvis 50 delinger på en slik måte at når snøen smelter, faller ikke alkoholen under 10, og i sola stiger ikke over 40. Gode håndverkere laget slike termometre så vellykket at de alle viste samme temperaturverdi under samme forhold, men dette var ikke tilfelle, kunne oppnås hvis røret ble delt i 100 eller 300 deler for å oppnå større nøyaktighet. Termometrene ble fylt ved å varme opp kulen og senke enden av røret til alkohol fyllingen ble fullført med en glasstrakt med en tynn ende som passet fritt inn i et ganske bredt rør. Etter justering av væskemengden ble åpningen til røret forseglet med forseglingsvoks, kalt "sealant". Av dette er det klart at disse termometrene var store og kunne brukes til å bestemme lufttemperaturen, men de var likevel upraktiske for andre, mer mangfoldige eksperimenter, og gradene til forskjellige termometre var ikke sammenlignbare med hverandre.

I G. ( ) V forbedret lufttermometeret, og målte ikke utvidelsen, men økningen i elastisiteten til luft brakt til samme volum ved forskjellige temperaturer ved å tilsette kvikksølv til en åpen albue; barometertrykk og dets endringer ble tatt i betraktning. Nullpunktet i en slik skala skulle være "den betydelige kuldegraden" der luften mister all sin elastisitet (det vil si moderne ), og det andre konstante punktet er kokepunktet for vann. Effekten av atmosfærisk trykk på kokepunktet var ennå ikke kjent for Amonton, og luften i termometeret hans var ikke frigjort fra vanngasser; derfor, fra hans data, oppnås absolutt null ved -239,5° Celsius. Et annet lufttermometer fra Amonton, laget svært ufullkommen, var uavhengig av endringer i atmosfærisk trykk: det var et sifonbarometer, hvis åpne albue ble strukket oppover, fylt med en sterk løsning av kalium i bunnen, olje på toppen og enden. i en forseglet tank med luft.

Ga en moderne form til termometeret og beskrev sin tilberedningsmetode i 1723. Til å begynne med fylte han også pipene med alkohol og gikk først til slutt over til kvikksølv. Han satte null på skalaen sin ved temperaturen til en blanding av snø med ammoniakk eller bordsalt, ved temperaturen "begynnelsen av frysing av vann" viste han 32°, og kroppstemperaturen til en frisk person i munnen eller under armhulen tilsvarte 96°. Deretter fant han ut at vann koker ved 212° og denne temperaturen var alltid den samme under samme forhold . Overlevende eksempler på Fahrenheit-termometre kjennetegnes ved deres omhyggelige utførelse.

Den svenske astronomen, geologen og meteorologen etablerte til slutt både konstantpunkter, smeltende is og kokende vann. i 1742. Men til å begynne med satte han 0° ved kokepunktet, og 100° ved frysepunktet. I hans verk Celsius " "snakket om eksperimentene hans som viser at smeltetemperaturen til is (100°) ikke er avhengig av trykk. Han bestemte også med utrolig presisjon hvordan kokepunktet til vannet varierte avhengig av . Han foreslo at merket 0 ( vann) kan kalibreres ved å vite på hvilket nivå i forhold til havet termometeret er plassert.

Senere, etter Celsius død, ble hans samtidige og landsmenn botaniker og astronom Morten Stremer brukte denne skalaen omvendt (de begynte å ta smeltetemperaturen til is som 0°, og kokepunktet til vann som 100°). I denne formen Det viste seg å være veldig praktisk, ble utbredt og brukes den dag i dag.

Ifølge noen kilder snudde Celsius selv skalaen opp ned etter råd fra Stremer. I følge andre kilder ble vekten snudd av Carl Linné i 1745. Og ifølge den tredje ble skalaen snudd på hodet av Celsius' etterfølger M. Stremer, og på 1700-tallet ble et slikt termometer bredt distribuert under navnet "Svensk termometer", og i selve Sverige - under navnet Stremer, men den kjente svenske kjemikeren Johann Jacob i sitt verk "Manuals of Chemistry" kalte feilaktig M. Stremers skala Celsius-skalaen, og siden begynte celsiusskalaen å bære navnet Anders Celsius.

Fungerer i 1736, selv om de førte til etableringen av en 80°-skala, var de snarere et skritt tilbake mot det Fahrenheit allerede hadde gjort: Reaumurs termometer var enormt, upraktisk å bruke, og metoden for å dele inn i grader var unøyaktig og upraktisk.

Etter Fahrenheit og Reaumur falt virksomheten med å lage termometre i hendene på håndverkere, ettersom termometre ble en handelsvare.

I 1848, den engelske fysikeren (Lord Kelvin) beviste muligheten for å lage en absolutt temperaturskala, hvis null ikke avhenger av egenskapene til vannet eller stoffet som fyller termometeret. Utgangspunktet i " "tjente meningen : −273,15° C. Ved denne temperaturen stopper den termiske bevegelsen av molekyler. Følgelig blir ytterligere avkjøling av kroppene umulig.

Væsketermometre

Væsketermometre er basert på prinsippet om å endre volumet av væske som helles inn i termometeret (vanligvis eller ), når omgivelsestemperaturen endres.

På grunn av forbudet mot bruk av kvikksølv i mange virksomhetsområder, søkes det etter alternative fyllinger til husholdningstermometre. For eksempel kan en slik erstatning være en legering .

For informasjon om fjerning av sølt kvikksølv fra et ødelagt termometer, se artikkelen

Mekaniske termometre

Denne typen termometer opererer på samme prinsipp som elektroniske termometre, men sensoren er vanligvis spiral eller .

Elektriske termometre

Driftsprinsippet til elektriske termometre er basert på endring kontakt potensialforskjell avhengig av temperatur). De mest nøyaktige og stabile over tid er basert på platinatråd eller platinabelegg på keramikk.

Optiske termometre

Optiske termometre lar deg registrere temperaturen ved å endre

Infrarøde termometre

Et infrarødt termometer lar deg måle temperatur uten direkte kontakt med en person. I noen land har det lenge vært en tendens til å forlate kvikksølvtermometre til fordel for infrarøde, ikke bare i medisinske institusjoner, men også på husholdningsnivå.

Tekniske termometre

Tekniske termometre brukes i bedrifter innen landbruk, petrokjemisk, kjemisk, gruvedrift og metallurgisk industri, maskinteknikk, bolig og kommunale tjenester, transport, konstruksjon, medisin, i et ord, i alle livets sfærer.

Det finnes følgende typer tekniske termometre:

teknisk flytende termometre TTZh-M;

bimetall termometre TB, TBT, TBI;

landbrukstermometre TS-7-M1;

maksimale termometre SP-83 M;

lavgradstermometre for spesialkamre SP-100;

spesielle vibrasjonsbestandige termometre SP-V;

kvikksølv termometer; elektrisk kontakt TPK;

laboratorietermometre TLS;

termometre for petroleumsprodukter TN;

termometre for testing av petroleumsprodukter TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.

Den 29. mars 1561 ble den italienske legen Santorio født - en av oppfinnerne av det første kvikksølvtermometeret, en enhet som var en nyskapning for den tiden og som ingen kan klare seg uten i dag.

Santorio var ikke bare lege, men også anatom og fysiolog. Han jobbet i Polen, Ungarn og Kroatia, studerte aktivt pusteprosessen, "usynlige fordampninger" fra overflaten av huden, og drev forskning innen menneskelig metabolisme. Santorio utførte eksperimenter på seg selv og studerte egenskapene til menneskekroppen, skapte mange måleinstrumenter - en enhet for å måle kraften til pulsering av arterier, skalaer for å overvåke endringer i menneskelig vekt og det første kvikksølvtermometeret.

Tre oppfinnere

Det er ganske vanskelig å si i dag hvem som har laget termometeret. Oppfinnelsen av termometeret tilskrives mange forskere på en gang - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte og Salomon de Caus. Dette skyldes det faktum at mange forskere samtidig jobbet med å lage en enhet som ville hjelpe til med å måle temperaturen på luft, jord, vann og mennesker.

Det er ingen beskrivelse av denne enheten i Galileos egne skrifter, men studentene hans vitnet om at han i 1597 laget et termoskop - et apparat for å heve vann ved hjelp av varme. Termoskopet var en liten glasskule med et glassrør loddet til. Forskjellen mellom et termoskop og et moderne termometer er at i Galileos oppfinnelse, i stedet for kvikksølv, utvidet luften seg. Dessuten kunne den bare brukes til å bedømme den relative graden av oppvarming eller avkjøling av kroppen, siden den ennå ikke hadde en skala.

Santorio fra University of Padua laget sin egen enhet som det var mulig å måle temperaturen på menneskekroppen med, men enheten var så klumpete at den ble installert på gårdsplassen til et hus. Santorios oppfinnelse hadde formen av en kule og et avlangt viklingsrør som inndelinger ble trukket på, var fylt med en farget væske. Oppfinnelsen hans dateres tilbake til 1626.

I 1657 forbedret florentinske forskere Galileo-termoskopet, spesielt ved å utstyre enheten med en perleskala.

Senere prøvde forskere å forbedre enheten, men alle termometre var luft, og avlesningene deres var ikke bare avhengig av endringer i kroppstemperatur, men også av atmosfærisk trykk.

De første flytende termometrene ble beskrevet i 1667, men de sprakk hvis vannet frøs, så de begynte å bruke vinalkohol for å lage dem. Oppfinnelsen av et termometer, hvis data ikke ville bli bestemt av endringer i atmosfærisk trykk, skjedde takket være eksperimentene til fysikeren Evangelista Torricelli, en student av Galileo. Som et resultat ble termometeret fylt med kvikksølv, snudd opp ned, farget alkohol ble tilsatt til ballen og den øvre enden av røret ble forseglet.

Enkel vekt og kvikksølv

I lang tid kunne ikke forskere finne startpunkter, hvor avstanden mellom dem kunne deles jevnt.

De første dataene for skalaen var tinepunktene for is og smeltet smør, kokepunktet for vann og noen abstrakte konsepter som «en betydelig grad av kulde».

Et termometer av en moderne form, mest egnet for husholdningsbruk, med en nøyaktig måleskala ble laget av den tyske fysikeren Gabriel Fahrenheit. Han beskrev metoden hans for å lage et termometer i 1723. Til å begynne med laget Fahrenheit to alkoholtermometre, men så bestemte fysikeren seg for å bruke kvikksølv i termometeret. Fahrenheit-skalaen var basert på tre etablerte punkter:

det første punktet var lik null grader - dette er temperaturen på sammensetningen av vann, is og ammoniakk;
den andre, betegnet 32 ​​grader, er temperaturen på blandingen av vann og is;
den tredje, kokepunktet for vann, var 212 grader.
Vekten ble senere oppkalt etter dens skaper.

Referanse
I dag er den mest vanlige Celsius-skalaen, Fahrenheit-skalaen brukes fortsatt i USA og England, og Kelvin-skalaen brukes i vitenskapelig forskning.
Men det var den svenske astronomen, geologen og meteorologen Anders Celsius som til slutt etablerte både konstante punkter – smeltende is og kokende vann – i 1742. Han delte avstanden mellom punktene i 100 intervaller, med tallet 100 som markerer isens smeltepunkt, og 0 kokepunktet for vann.

I dag brukes Celsius-skalaen omvendt, det vil si at isens smeltepunkt tas som 0°, og kokepunktet for vann som 100°.

I følge en versjon ble vekten "snudd" av hans samtidige og landsmenn, botanikeren Carl Linnaeus og astronomen Morten Stremer, etter Celsius død, men ifølge en annen snudde Celsius selv skalaen etter Stremers råd.

I 1848 beviste den engelske fysikeren William Thomson (Lord Kelvin) muligheten for å lage en absolutt temperaturskala, der referansepunktet er verdien av absolutt null: -273,15 ° C - ved denne temperaturen er ytterligere avkjøling av kropper ikke lenger mulig.

Allerede på midten av 1700-tallet ble termometre en handelsvare, og de ble laget av håndverkere, men termometre kom inn i medisinen mye senere, på midten av 1800-tallet.

Moderne termometre

Hvis det på 1700-tallet var en «boom» av oppdagelser innen temperaturmålesystemer, jobbes det i dag i økende grad med å lage metoder for å måle temperatur.

Anvendelsesområdet for termometre er ekstremt bredt og er av spesiell betydning for moderne menneskeliv. Et termometer utenfor vinduet rapporterer temperaturen ute, et termometer i kjøleskapet hjelper til med å kontrollere kvaliteten på matoppbevaring, et termometer i ovnen lar deg opprettholde temperaturen når du baker, og et termometer måler kroppstemperaturen og hjelper til med å vurdere årsakene til dårlig helse.
Et termometer er den vanligste typen termometer, og det er den som finnes i ethvert hjem. Imidlertid er kvikksølvtermometre, som en gang var en strålende oppdagelse av forskere, nå gradvis i ferd med å bli en saga blott som usikre. Kvikksølvtermometre inneholder 2 gram kvikksølv og har høyest nøyaktighet i å bestemme temperatur, men du trenger ikke bare å håndtere dem riktig, men også vite hva du skal gjøre hvis termometeret plutselig går i stykker.
Kvikksølvtermometre blir erstattet av elektroniske eller digitale termometre, som opererer på grunnlag av en innebygd metallsensor. Det finnes også spesielle termiske strimler og infrarøde termometre.