การเดินทางอันยาวนานของเทอร์โมมิเตอร์

เครื่องมือวัดอุณหภูมิที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันมีบทบาทสำคัญในด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และในชีวิตประจำวันของผู้คน พวกเขามีประวัติศาสตร์อันยาวนานและเกี่ยวข้องกับชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่เก่งกาจมากมายจากประเทศต่างๆ รวมถึงชาวรัสเซียและผู้ที่ทำงานในรัสเซีย

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของการสร้างเทอร์โมมิเตอร์เหลวธรรมดาสามารถอ่านได้ทั้งเล่มรวมถึงเรื่องราวเกี่ยวกับผู้เชี่ยวชาญในสาขาต่าง ๆ - นักฟิสิกส์และนักเคมี นักปรัชญาและนักดาราศาสตร์ นักคณิตศาสตร์และกลศาสตร์ นักสัตววิทยาและนักพฤกษศาสตร์ นักอุตุนิยมวิทยา และนักเป่าแก้ว

หมายเหตุด้านล่างนี้ไม่ได้เสแสร้งว่าเป็นการนำเสนอเรื่องราวที่สนุกสนานนี้โดยสมบูรณ์ แต่อาจเป็นประโยชน์ในการทำความคุ้นเคยกับสาขาความรู้และสาขาเทคโนโลยีซึ่งมีชื่อว่าเทอร์โมมิเตอร์

อุณหภูมิ

อุณหภูมิเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุดที่ใช้ในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและเทคโนโลยีสาขาต่างๆ ในฟิสิกส์และเคมีจะใช้เป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของสถานะสมดุลของระบบแยกในอุตุนิยมวิทยา - เป็นลักษณะสำคัญของสภาพภูมิอากาศและสภาพอากาศในชีววิทยาและการแพทย์ - เป็นปริมาณที่สำคัญที่สุดที่กำหนดหน้าที่ที่สำคัญ

แม้แต่นักปรัชญาชาวกรีกโบราณ อริสโตเติล (384–322 ปีก่อนคริสตกาล) ก็ถือว่าแนวคิดเรื่องความร้อนและความเย็นเป็นพื้นฐาน นอกเหนือจากคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความแห้งและความชื้นแล้ว แนวคิดเหล่านี้ยังแสดงถึงองค์ประกอบสี่ประการของ "สสารหลัก" ได้แก่ ดิน น้ำ ลม และไฟ แม้ว่าในเวลานั้นและหลายศตวรรษหลังจากที่พวกเขากำลังพูดถึงระดับความร้อนหรือความเย็น ("อุ่นกว่า" "ร้อนกว่า" "เย็นกว่า") แต่ก็ไม่มีมาตรการเชิงปริมาณ

ประมาณ 2,500 ปีที่แล้ว แพทย์ชาวกรีกโบราณ ฮิปโปเครติส (ประมาณ 460 – ประมาณ 370 ปีก่อนคริสตกาล) ตระหนักว่าอุณหภูมิร่างกายของมนุษย์ที่สูงขึ้นเป็นสัญญาณของการเจ็บป่วย เกิดปัญหาในการกำหนดอุณหภูมิปกติ

หนึ่งในความพยายามครั้งแรกในการแนะนำแนวคิดเรื่องอุณหภูมิมาตรฐานเกิดขึ้นโดยแพทย์ชาวโรมันโบราณ Galen (129 - แคลิฟอร์เนีย 200) ซึ่งเสนอว่าอุณหภูมิของส่วนผสมของน้ำเดือดและน้ำแข็งในปริมาณเท่ากันถือว่า "เป็นกลาง" และอุณหภูมิของแต่ละส่วนประกอบ (น้ำเดือดและน้ำแข็งละลาย) ถือเป็น 4 องศา ตามลำดับ อบอุ่น และ 4 องศาเย็น "อุณหภูมิ"(ถึงระดับ) ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า "อุณหภูมิ" อย่างไรก็ตาม การวัดอุณหภูมิเริ่มขึ้นในเวลาต่อมามาก

เทอร์โมสโคปและเครื่องวัดอุณหภูมิอากาศเครื่องแรก

ประวัติความเป็นมาของการวัดอุณหภูมิมีประวัติย้อนกลับไปกว่าสี่ศตวรรษ ขึ้นอยู่กับความสามารถของอากาศที่จะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน ซึ่งชาวกรีกไบแซนไทน์โบราณอธิบายไว้ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช นักประดิษฐ์หลายคนได้สร้างเทอร์โมสโคปซึ่งเป็นอุปกรณ์ง่ายๆ ที่มีหลอดแก้วที่เต็มไปด้วยน้ำ ควรจะกล่าวได้ว่าชาวกรีก (ชาวยุโรปกลุ่มแรก) เริ่มคุ้นเคยกับแก้วในศตวรรษที่ 5 ในศตวรรษที่ 13 กระจกบานเกล็ดกระจกบานแรกปรากฏในศตวรรษที่ 17 การทำแก้วในยุโรปค่อนข้างพัฒนาและในปี 1612 คู่มือเล่มแรกก็ปรากฏขึ้น “เด อาร์เต วิตราเรีย”(“On the Art of Glassmaking”) โดยฟลอเรนซ์ อันโตนิโอ เนรี (เสียชีวิตในปี 1614)

การทำแก้วได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะในอิตาลี ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่เครื่องแก้วเครื่องแรกปรากฏขึ้นที่นั่น คำอธิบายแรกของเทอร์โมสโคปรวมอยู่ในหนังสือของนักธรรมชาติวิทยาชาวเนเปิลส์ที่เกี่ยวข้องกับเซรามิก แก้ว หินมีค่าเทียม และการกลั่น โดย Giovanni Battista de la Porta (1535–1615)“มาเกีย นาตูราลิส”

(“เวทมนตร์แห่งธรรมชาติ”) สิ่งพิมพ์นี้ตีพิมพ์ในปี 1558

ในช่วงทศวรรษที่ 1590 นักฟิสิกส์ ช่างกล นักคณิตศาสตร์ และนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี (ค.ศ. 1564–1642) ตามคำให้การของนักเรียนของเขา เนลลี และวิวิอานี ได้สร้างเทอร์โมสโคปแก้วของเขาในเวนิสโดยใช้ส่วนผสมของน้ำและแอลกอฮอล์ ด้วยอุปกรณ์นี้ทำให้สามารถวัดได้ บางแหล่งกล่าวว่ากาลิเลโอใช้ไวน์เป็นของเหลวที่มีสี อากาศทำหน้าที่เป็นของเหลวในการทำงาน และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะถูกกำหนดโดยปริมาตรอากาศในอุปกรณ์ อุปกรณ์ไม่ถูกต้องการอ่านค่าขึ้นอยู่กับทั้งอุณหภูมิและความดัน แต่ทำให้สามารถ "ทิ้ง" คอลัมน์ของเหลวได้โดยการเปลี่ยนความดันอากาศ คำอธิบายของอุปกรณ์นี้ถูกสร้างขึ้นในปี 1638 โดย Benadetto Castelli นักเรียนของกาลิเลโอความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างซานโตริโอและกาลิเลโอทำให้ยากต่อการพิจารณาถึงการมีส่วนร่วมของแต่ละคนต่อนวัตกรรมทางเทคนิคมากมายของพวกเขา ซานโตริโอมีชื่อเสียงจากเอกสารของเขา “เด สตาติก้า เมดิซิน่า”(“หมายเหตุเกี่ยวกับศิลปะการแพทย์ของกาเลน”) อธิบายเครื่องวัดอุณหภูมิอากาศเป็นอันดับแรก นอกจากนี้เขายังใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิร่างกายมนุษย์ (“ผู้ป่วยใช้มือหนีบขวด หายใจเข้าใต้ที่ปิด และนำเข้าปาก”) และใช้ลูกตุ้มเพื่อวัดอัตราชีพจร วิธีการของเขาประกอบด้วยการบันทึกอัตราที่เทอร์โมมิเตอร์ที่อ่านได้ลดลงระหว่างการแกว่งลูกตุ้มสิบครั้ง ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอกและไม่ถูกต้อง

เครื่องมือที่คล้ายกับเทอร์โมสโคปของกาลิเลโอถูกสร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ นักเล่นแร่แปรธาตุ ช่างเครื่อง ช่างแกะสลัก และนักทำแผนที่ชาวดัตช์ คอร์เนลิส จาค็อบสัน เดรบเบล (ค.ศ. 1572–1633) และนักปรัชญาและแพทย์ผู้ลึกลับชาวอังกฤษ โรเบิร์ต ฟลูด์ (ค.ศ. 1574–1637) ซึ่งสันนิษฐานว่าคุ้นเคยกับงานของกาลิเลโอ นักวิทยาศาสตร์ชาวฟลอเรนซ์ เป็นอุปกรณ์ของ Drebbel ที่เรียกว่า "เทอร์โมมิเตอร์" เป็นครั้งแรก (ในปี 1636) มีลักษณะเป็นท่อรูปตัวยูและมีอ่างเก็บน้ำสองแห่ง ในขณะที่ทำงานเกี่ยวกับของเหลวสำหรับเทอร์โมมิเตอร์ของเขา Drebbel ค้นพบวิธีในการผลิตสีย้อมสีแดงเลือดนกที่สดใส ในทางกลับกัน Fludd ก็ได้อธิบายเกี่ยวกับเทอร์โมมิเตอร์ในอากาศ

เครื่องวัดอุณหภูมิของเหลวเครื่องแรก

ขั้นตอนเล็กๆ แต่สำคัญถัดไปในการเปลี่ยนเทอร์โมสโคปให้เป็นเทอร์โมมิเตอร์เหลวสมัยใหม่คือการใช้ของเหลวและหลอดแก้วปิดผนึกที่ปลายด้านหนึ่งเป็นของไหลทำงาน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของของเหลวมีค่าน้อยกว่าก๊าซ แต่ปริมาตรของของเหลวไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของความดันภายนอก ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นราวปี 1654 ในการประชุมเชิงปฏิบัติการของแกรนด์ดุ๊กแห่งทัสคานี เฟอร์ดินานด์ที่ 2 เด เมดิชี (1610–1670)

ในขณะเดียวกัน การตรวจวัดอุตุนิยมวิทยาอย่างเป็นระบบก็เริ่มขึ้นในประเทศต่างๆ ในยุโรป นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนในเวลานั้นใช้ระดับอุณหภูมิของตนเอง และผลการวัดที่มาถึงเราไม่สามารถเปรียบเทียบกันหรือเชื่อมโยงกับองศาสมัยใหม่ได้ แนวคิดเรื่ององศาอุณหภูมิและจุดอ้างอิงของระดับอุณหภูมิปรากฏชัดในหลายประเทศตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 17

หนึ่งในความพยายามครั้งแรกในการสอบเทียบและสร้างมาตรฐานเทอร์โมมิเตอร์เกิดขึ้นในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1663 ที่ลอนดอน สมาชิกของ Royal Society ตกลงที่จะใช้เทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ตัวหนึ่งที่ผลิตโดยนักฟิสิกส์ ช่างเครื่อง สถาปนิก และนักประดิษฐ์ Robert Hooke (1635–1703) เป็นมาตรฐานและเปรียบเทียบการอ่านเทอร์โมมิเตอร์อื่นๆ กับเทอร์โมมิเตอร์

ฮุคใส่เม็ดสีแดงลงในแอลกอฮอล์และแบ่งสเกลออกเป็น 500 ส่วน เขายังคิดค้นเทอร์โมมิเตอร์ขั้นต่ำ (แสดงอุณหภูมิต่ำสุด)

ในปี ค.ศ. 1665 นักฟิสิกส์ทฤษฎี นักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ และนักประดิษฐ์ชาวดัตช์ คริสตีอาน ฮอยเกนส์ (ค.ศ. 1629–1695) ร่วมกับอาร์ ฮุค เสนอให้ใช้อุณหภูมิของการละลายของน้ำแข็งและการต้มของน้ำเพื่อสร้างระดับอุณหภูมิ บันทึกอุตุนิยมวิทยาที่เข้าใจได้ครั้งแรกถูกบันทึกโดยใช้มาตราส่วนฮุค–ไฮเกนส์

คำอธิบายแรกของเทอร์โมมิเตอร์เหลวจริงปรากฏในปี 1667 ในสิ่งพิมพ์ของ Accademia del Chimento * “บทความเกี่ยวกับกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ตามธรรมชาติของ Academy of Experiments” การทดลองครั้งแรกในสาขาแคลอรี่ได้ดำเนินการและอธิบายไว้ที่ Academy พบว่าภายใต้การทำให้บริสุทธิ์ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่าความดันบรรยากาศ และเมื่อมันกลายเป็นน้ำแข็ง น้ำจะขยายตัว “เทอร์โมมิเตอร์แบบฟลอเรนซ์” ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอังกฤษ (แนะนำโดย R. Boyle) และในฝรั่งเศส (ขอบคุณนักดาราศาสตร์ I. Bullo) ผู้เขียนเอกสารรัสเซียที่มีชื่อเสียงเรื่อง “แนวคิดและพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์” (1970), I.R. Krichevsky เชื่อว่าเป็นงานของ Academy ที่วางรากฐานสำหรับการใช้เทอร์โมมิเตอร์เหลว หนึ่งในสมาชิกของ Academy นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ Carlo Renaldini (1615–1698) ในเรียงความ"ปรัชญาธรรมชาติ"

(“ปรัชญาธรรมชาติ”) ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1694 เสนอให้ใช้อุณหภูมิของน้ำแข็งละลายและน้ำเดือดเป็นจุดอ้างอิง

Gigantomania ของ Guericke พบผู้ติดตามในสหรัฐอเมริกาสามศตวรรษต่อมา เทอร์โมมิเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก สูง 40.8 ม. (134 ฟุต) สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2534 เพื่อรำลึกถึงอุณหภูมิสูงเป็นประวัติการณ์ที่เดธวัลเลย์ในแคลิฟอร์เนียเมื่อปี พ.ศ. 2456: +56.7 °C (134 °F) เทอร์โมมิเตอร์แบบสามทางตั้งอยู่ในเมืองเล็กๆ ชื่อเบเกอร์ ใกล้เนวาดา

เทอร์โมมิเตอร์ที่แม่นยำเครื่องแรกที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวางถูกสร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) นักประดิษฐ์คนนี้เกิดที่ประเทศโปแลนด์ในปัจจุบัน ในเมืองกดัญสก์ (ในตอนนั้นคือดันซิก) ซึ่งเป็นเด็กกำพร้าตั้งแต่เนิ่นๆ เริ่มเรียนพาณิชยศาสตร์ในอัมสเตอร์ดัม แต่ยังเรียนไม่จบ และเริ่มสนใจวิชาฟิสิกส์ เขาเริ่มไปเยี่ยมห้องปฏิบัติการและเวิร์คช็อปในเยอรมนี ฮอลแลนด์ และอังกฤษ .

ตั้งแต่ปี 1717 เขาอาศัยอยู่ในฮอลแลนด์ ซึ่งเขามีเวิร์คช็อปเป่าแก้ว และมีส่วนร่วมในการผลิตเครื่องมืออุตุนิยมวิทยาที่มีความแม่นยำ เช่น บารอมิเตอร์ เครื่องวัดระยะสูง ไฮโกรมิเตอร์ และเครื่องวัดอุณหภูมิ ในปี 1709 เขาผลิตเทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ และในปี 1714 เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท

ปรอทกลายเป็นของไหลที่ใช้งานสะดวกมากเนื่องจากมีปริมาตรต่ออุณหภูมิเป็นเส้นตรงมากกว่าแอลกอฮอล์ ให้ความร้อนได้เร็วกว่าแอลกอฮอล์มากและสามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงกว่ามาก ฟาเรนไฮต์ได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการทำให้ปรอทบริสุทธิ์ และใช้แหล่งกักเก็บปรอทที่มีรูปร่างเหมือนทรงกระบอกแทนที่จะเป็นลูกบอล นอกจากนี้ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของเทอร์โมมิเตอร์ ฟาเรนไฮต์ซึ่งมีทักษะการเป่าแก้ว ได้เริ่มใช้แก้วที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำที่สุด เฉพาะในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำเท่านั้นที่มีปรอท (จุดเยือกแข็ง –38.86 °C) ด้อยกว่าแอลกอฮอล์ (จุดเยือกแข็ง –114.15 °C)

ตั้งแต่ปี 1718 ฟาเรนไฮต์บรรยายวิชาเคมีในอัมสเตอร์ดัม และในปี 1724 เขาได้เข้าเป็นสมาชิกของ Royal Society แม้ว่าเขาจะไม่ได้รับปริญญาทางวิชาการและได้ตีพิมพ์บทความวิจัยเพียงชุดเดียวเท่านั้น

ความพยายามครั้งแรกของนิวตันในการพัฒนาระดับอุณหภูมินั้นไร้เดียงสาและเกือบจะถูกยกเลิกไปในทันที

โดยเสนอให้ใช้อุณหภูมิอากาศในฤดูหนาวและอุณหภูมิของถ่านหินที่คุกรุ่นเป็นจุดอ้างอิง จากนั้นนิวตันใช้จุดหลอมเหลวของหิมะและอุณหภูมิร่างกายของบุคคลที่มีสุขภาพดี น้ำมันลินสีดเป็นสารทำงาน และแบ่งมาตราส่วน (ตาม 12 เดือนต่อปีและ 12 ชั่วโมงในวันก่อนเที่ยง) ออกเป็น 12 องศา (ตาม แหล่งอื่น 32 องศา) . ในกรณีนี้ การสอบเทียบทำได้โดยการผสมน้ำเดือดในปริมาณที่กำหนดและเพียงแค่ละลายน้ำ แต่วิธีนี้กลับกลายเป็นว่ายอมรับไม่ได้เช่นกัน

นิวตันไม่ใช่คนแรกที่ใช้น้ำมัน ย้อนกลับไปในปี 1688 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Dalance ใช้จุดหลอมเหลวของเนยวัวเป็นจุดอ้างอิงในการสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ หากรักษาเทคนิคนี้ไว้ รัสเซียและฝรั่งเศสจะมีระดับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน: ทั้งเนยใสที่พบได้ทั่วไปในรัสเซียและเนย Vologda ที่มีชื่อเสียงมีองค์ประกอบต่างกันจากพันธุ์ยุโรป

โรเมอร์สังเกตเห็นว่านาฬิกาลูกตุ้มของเขาเดินช้าในฤดูร้อนมากกว่าในฤดูหนาว และการแบ่งขนาดของเครื่องมือทางดาราศาสตร์ของเขาในฤดูร้อนจะใหญ่กว่าในฤดูหนาว เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดเวลาและพารามิเตอร์ทางดาราศาสตร์ จำเป็นต้องดำเนินการวัดเหล่านี้ที่อุณหภูมิเดียวกัน ดังนั้นจึงต้องมีเทอร์โมมิเตอร์ที่แม่นยำ Roemer เช่นเดียวกับนิวตัน ใช้จุดอ้างอิงสองจุด: อุณหภูมิร่างกายมนุษย์ปกติและอุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็ง (ของเหลวทำงานคือไวน์แดงเสริมหรือสารละลายแอลกอฮอล์ 40% ที่ย้อมด้วยหญ้าฝรั่นในหลอดขนาด 18 นิ้ว) ฟาเรนไฮต์เพิ่มจุดที่สามเข้าไป ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิต่ำสุดที่ไปถึงในส่วนผสมของน้ำ น้ำแข็ง และแอมโมเนีย

หลังจากบรรลุความแม่นยำในการวัดที่สูงขึ้นอย่างมากด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท ฟาเรนไฮต์ได้แบ่งแต่ละระดับของโรเมอร์ออกเป็นสี่ส่วน และนำจุดอ้างอิงสามจุดสำหรับระดับอุณหภูมิของเขา ได้แก่ อุณหภูมิของส่วนผสมเกลือของน้ำกับน้ำแข็ง (0 °F) อุณหภูมิร่างกาย ของบุคคลที่มีสุขภาพดี (96 ° F) และอุณหภูมิการละลายของน้ำแข็ง (32 ° F) โดยอย่างหลังถือเป็นการควบคุม นี่คือวิธีที่เขาเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร“ธุรกรรมเชิงปรัชญา
เล่มที่ 33 น. 78): “...โดยการวางเทอร์โมมิเตอร์ลงในส่วนผสมของเกลือแอมโมเนียมหรือเกลือทะเล น้ำ และน้ำแข็ง เราจะพบจุดบนมาตราส่วนที่แสดงเป็นศูนย์ จะได้จุดที่สองหากใช้ส่วนผสมเดียวกันโดยไม่มีเกลือ ให้เรากำหนดจุดนี้เป็น 30 จุดที่สามซึ่งกำหนดเป็น 96 จะได้มาถ้าเอาเทอร์โมมิเตอร์เข้าปากเพื่อรับความร้อนจากคนที่มีสุขภาพแข็งแรง”

มีตำนานเล่าว่าฟาเรนไฮต์ใช้อุณหภูมิที่อากาศเย็นลงในฤดูหนาวปี 1708/09 ในเมืองดานซิก ซึ่งเป็นบ้านเกิดของเขาเป็นจุดต่ำสุดของมาตราส่วน นอกจากนี้เรายังสามารถค้นหาข้อความที่เขาเชื่อว่ามีคนเสียชีวิตจากความหนาวเย็นที่อุณหภูมิ 0 ° F และจากโรคลมแดดที่
100°F. ในที่สุด พวกเขาบอกว่าเขาเป็นสมาชิกของบ้านพัก Freemasonic ที่มีอุณหภูมิเริ่มต้นที่ 32 องศา ดังนั้นจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งจึงเท่ากับจำนวนนี้

หลังจากการลองผิดลองถูกมาบ้าง ฟาเรนไฮต์ก็มาถึงระดับอุณหภูมิที่มีประโยชน์มาก จุดเดือดของน้ำกลายเป็น 212 °F ในระดับที่ยอมรับ และช่วงอุณหภูมิทั้งหมดของสถานะสถานะของเหลวของน้ำสอดคล้องกับ 180 °F

เหตุผลสำหรับมาตราส่วนนี้คือไม่มีค่าระดับลบ

หลังจากทำการตรวจวัดที่แม่นยำหลายครั้ง ฟาเรนไฮต์พบว่าจุดเดือดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ

สิ่งนี้ทำให้เขาสามารถสร้างเครื่องวัดความดันบรรยากาศซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดความดันบรรยากาศโดยพิจารณาจากจุดเดือดของน้ำ นอกจากนี้เขายังเป็นผู้นำในการค้นพบปรากฏการณ์การทำความเย็นยิ่งยวดของของเหลวอีกด้วย

งานของฟาเรนไฮต์ได้วางรากฐานสำหรับเทอร์โมมิเตอร์ และจากนั้นก็เทอร์โมเคมีและอุณหพลศาสตร์ มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ถูกนำมาใช้อย่างเป็นทางการในหลายประเทศ (ในอังกฤษ - ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2320) เฉพาะอุณหภูมิปกติของร่างกายมนุษย์เท่านั้นที่ได้รับการแก้ไขเป็น 98.6 o F ขณะนี้มาตราส่วนนี้ใช้เฉพาะในสหรัฐอเมริกาและจาเมกา ประเทศอื่น ๆ ในทศวรรษ 1960 x และ 1970

มาร์ตินเขียนไว้ในหนังสือของเขาเล่มหนึ่งว่าคนรุ่นเดียวกันของเขาโต้แย้งว่าจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งเปลี่ยนแปลงไปตามระดับความสูงหรือไม่ และเพื่อยืนยันความจริง พวกเขาได้ขนส่งเทอร์โมมิเตอร์จากอังกฤษไปยังอิตาลี

ไม่น่าแปลกใจเลยที่นักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงในสาขาความรู้ต่าง ๆ สนใจในการวัดอุณหภูมิร่างกายมนุษย์ในเวลาต่อมา: A. Lavoisier และ P. Laplace, J. Dalton และ G. Davy, D. Joule และ P. Dulong, W. ทอมสัน และเอ. เบคเคอเรล, เจ. ฟูโกต์ และจี. เฮล์มโฮลทซ์.

“สารปรอทจำนวนมากไหลอยู่ใต้สะพาน” ตั้งแต่นั้นมา ยุคเกือบสามร้อยปีของการใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทอย่างแพร่หลายดูเหมือนจะสิ้นสุดลงในไม่ช้าเนื่องจากความเป็นพิษของโลหะเหลว: ในประเทศแถบยุโรปที่ให้ความสำคัญกับปัญหาด้านความปลอดภัยของมนุษย์มากขึ้นเรื่อยๆ กฎหมายต่างๆ ก็ได้ถูกส่งผ่านไปยัง จำกัดและห้ามการผลิตเทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าว

* ก่อตั้งขึ้นในเมืองฟลอเรนซ์ในปี 1657 โดยนักเรียนของกาลิเลโอภายใต้การอุปถัมภ์ของ Ferdinand II de' Medici และน้องชายของเขา Leopoldo Accademia del Cimento ใช้เวลาไม่นาน แต่กลายเป็นต้นแบบของ Royal Society, Paris Academy of Sciences และสถาบันการศึกษาอื่นๆ ในยุโรป . มีวัตถุประสงค์เพื่อส่งเสริมความรู้ทางวิทยาศาสตร์และขยายกิจกรรมร่วมกันเพื่อการพัฒนา

พิมพ์ซ้ำด้วยความต่อเนื่อง

ตอนนี้สิ่งที่เราต้องมีคือหิมะ ถ้วย เทอร์โมมิเตอร์ และความอดทนอีกเล็กน้อย ลองนำถ้วยหิมะจากน้ำค้างแข็งมาวางไว้ในที่อบอุ่น แต่ไม่ร้อน จุ่มเทอร์โมมิเตอร์ลงในหิมะแล้วดูอุณหภูมิ ในตอนแรกคอลัมน์ปรอทจะคืบคลานขึ้นค่อนข้างเร็ว หิมะยังคงแห้ง เมื่อถึงศูนย์แล้ว คอลัมน์ปรอทจะหยุด ตั้งแต่วินาทีนี้เป็นต้นไป หิมะจะเริ่มละลาย น้ำปรากฏที่ด้านล่างของถ้วย แต่เทอร์โมมิเตอร์ยังคงแสดงค่าเป็นศูนย์ การกวนหิมะอย่างต่อเนื่องจึงไม่ใช่เรื่องยากที่จะแน่ใจได้ว่าสารปรอทจะไม่ขยับจนกว่าหิมะจะละลายหมด

อะไรทำให้อุณหภูมิหยุดและในเวลาที่หิมะกลายเป็นน้ำเท่านั้น? ความร้อนที่จ่ายให้กับถ้วยนั้นถูกใช้ไปกับการทำลายผลึกเกล็ดหิมะทั้งหมด และทันทีที่ผลึกสุดท้ายแตก อุณหภูมิของน้ำก็จะเริ่มสูงขึ้น

ปรากฏการณ์เดียวกันนี้สามารถสังเกตได้ในระหว่างการหลอมละลายของสารที่เป็นผลึกอื่นๆ พวกมันทั้งหมดต้องการความร้อนจำนวนหนึ่งเพื่อเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว ปริมาณนี้ซึ่งค่อนข้างเฉพาะเจาะจงสำหรับสารแต่ละชนิดเรียกว่าความร้อนแห่งฟิวชัน

ความร้อนของฟิวชันจะแตกต่างกันไปตามสารต่างๆ และที่นี่เมื่อเราเริ่มเปรียบเทียบความร้อนจำเพาะของฟิวชันสำหรับสสารต่างๆ น้ำก็โดดเด่นในหมู่สารเหล่านั้นอีกครั้ง เช่นเดียวกับความร้อนจำเพาะ ความร้อนจำเพาะของการหลอมละลายของน้ำแข็งจะมีค่ามากกว่าความร้อนของการหลอมรวมของสารอื่นๆ มาก

ในการละลายเบนซีนหนึ่งกรัมคุณต้องมี 30 แคลอรี่ความร้อนของดีบุกฟิวชั่นคือ 13 แคลอรี่ตะกั่ว - ประมาณ 6 แคลอรี่สังกะสี - 28 ทองแดง - 42 แคลอรี่ และการเปลี่ยนน้ำแข็งให้เป็นน้ำที่อุณหภูมิ 0 องศาต้องใช้พลังงานถึง 80 แคลอรี่! ความร้อนจำนวนนี้เพียงพอที่จะเพิ่มอุณหภูมิของน้ำของเหลวหนึ่งกรัมจาก 20 องศาเป็นเดือด โลหะอะลูมิเนียมเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่มีความร้อนจำเพาะของการหลอมละลายเกินกว่าความร้อนของการหลอมละลายของน้ำแข็ง

ดังนั้น น้ำที่อุณหภูมิ 0 องศาจะแตกต่างจากน้ำแข็งที่อุณหภูมิเดียวกัน โดยที่น้ำแต่ละกรัมมีความร้อนมากกว่าน้ำแข็ง 1 กรัมถึง 80 แคลอรี่

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าน้ำแข็งละลายมีความร้อนสูงเพียงใด เราพบว่าไม่มีเหตุผลที่จะบ่นว่าน้ำแข็งละลาย “เร็วเกินไป” ในบางครั้ง หากน้ำแข็งมีความร้อนฟิวชันเท่ากับวัตถุอื่นๆ ส่วนใหญ่ มันจะละลายเร็วขึ้นหลายเท่า

ในชีวิตของโลกของเรา การละลายของหิมะและน้ำแข็งมีความสำคัญอย่างยิ่งอย่างยิ่ง ต้องจำไว้ว่าแผ่นน้ำแข็งเพียงอย่างเดียวครอบครองมากกว่าสามเปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวโลกทั้งหมดหรือ 11 เปอร์เซ็นต์ของมวลทวีปทั้งหมด ในบริเวณขั้วโลกใต้เป็นที่ตั้งของทวีปแอนตาร์กติกาอันกว้างใหญ่ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าทวีปยุโรปและออสเตรเลียรวมกัน ปกคลุมไปด้วยชั้นน้ำแข็งที่ต่อเนื่องกัน เพอร์มาฟรอสต์ครอบครองพื้นที่กว่าล้านตารางกิโลเมตร ธารน้ำแข็งและชั้นดินเยือกแข็งถาวรเพียงอย่างเดียวคิดเป็นหนึ่งในห้าของทวีป ในการนี้เราจะต้องเพิ่มพื้นผิวที่ปกคลุมไปด้วยหิมะในฤดูหนาว แล้วเราสามารถพูดได้ว่าจากหนึ่งในสี่ถึงหนึ่งในสามของแผ่นดินถูกปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งและหิมะอยู่เสมอ หลายเดือนของปีพื้นที่นี้เกินครึ่งหนึ่งของทวีปทั้งหมด

เห็นได้ชัดว่าน้ำแช่แข็งจำนวนมหาศาลไม่สามารถส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลกได้ มีการใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์จำนวนมหาศาลเพื่อละลายหิมะที่ปกคลุมในฤดูใบไม้ผลิ! โดยเฉลี่ยแล้วจะมีความหนาประมาณ 60 เซนติเมตรและสำหรับแต่ละกรัมคุณจะต้องใช้จ่าย 80 แคลอรี่ แต่ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานอันทรงพลังซึ่งบางครั้งในละติจูดของเราก็สามารถรับมือกับงานนี้ได้ภายในเวลาหลายวัน และเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าน้ำท่วมชนิดใดจะรอเราอยู่ หากน้ำแข็งมีความร้อนฟิวชันเท่ากับตะกั่ว หิมะทั้งหมดอาจละลายได้ในวันเดียวหรือไม่กี่ชั่วโมง จากนั้นแม่น้ำที่ใหญ่โตจนเกินขนาดจะพัดพาทั้งชั้นดินและพืชที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดออกจากพื้นผิวโลก นำมาซึ่งภัยพิบัติที่นับไม่ถ้วนมาสู่ทุกชีวิต บนโลก

น้ำแข็งเมื่อละลายจะดูดซับความร้อนจำนวนมหาศาล ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาในปริมาณเท่ากันเมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง หากน้ำมีความร้อนฟิวชันเล็กน้อย แม่น้ำ ทะเลสาบ และทะเลของเราก็คงจะแข็งตัวหลังจากน้ำค้างแข็งครั้งแรก

ดังนั้น นอกเหนือจากความจุความร้อนสูงของน้ำแล้ว ยังมีคุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งที่เพิ่มเข้ามา นั่นก็คือความร้อนฟิวชันสูง

ระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์

1. อุณหภูมิ เป็นการวัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลโดยระบุลักษณะเฉพาะ
ระดับความร้อนของร่างกาย

2. อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ - เครื่องวัดอุณหภูมิ .

3. หลักการทำงาน เครื่องวัดอุณหภูมิ:
เมื่อทำการวัดอุณหภูมิ จะใช้การขึ้นต่อกันของการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์มหภาค (ปริมาตร ความดัน ความต้านทานไฟฟ้า ฯลฯ) ของสารที่มีต่ออุณหภูมิ
ในเทอร์โมมิเตอร์เหลว นี่คือการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของของเหลว
เมื่อสื่อทั้งสองสัมผัสกัน พลังงานจะถูกถ่ายโอนจากสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนมากกว่าไปยังสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนน้อยกว่า
ในระหว่างกระบวนการวัด อุณหภูมิของร่างกายและเทอร์โมมิเตอร์จะเข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อน

เครื่องวัดอุณหภูมิ
ในทางปฏิบัติ เทอร์โมมิเตอร์เหลวมักใช้: ปรอท (ในช่วงตั้งแต่ -35 C ถึง +750 C) และแอลกอฮอล์ (ตั้งแต่ -80 C ถึง +70 C)
พวกเขาใช้คุณสมบัติของของเหลวในการเปลี่ยนปริมาตรเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
อย่างไรก็ตาม ของเหลวแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงปริมาตร (การขยายตัว) ที่อุณหภูมิต่างกัน
จากการเปรียบเทียบ เช่น การอ่านเทอร์โมมิเตอร์ปรอทและแอลกอฮอล์ การจับคู่แบบตรงทั้งหมดจะมีเพียงสองจุดเท่านั้น (ที่อุณหภูมิ 0 C และ 100 C)
ข้อเสียเหล่านี้จะหายไปเครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส .
เทอร์โมมิเตอร์แก๊สเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นโดยชาวฝรั่งเศส นักฟิสิกส์ เจ. ชาร์ลส์

เมื่อวัตถุสองชิ้นที่มีอุณหภูมิต่างกันสัมผัสกัน พลังงานภายในจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่า และอุณหภูมิของวัตถุทั้งสองจะเท่ากัน
สภาวะสมดุลทางความร้อนเกิดขึ้น ซึ่งพารามิเตอร์มหภาคทั้งหมด (ปริมาตร ความดัน อุณหภูมิ) ของวัตถุทั้งสองยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในเวลาต่อมาภายใต้สภาวะภายนอกคงที่
4. สมดุลความร้อน เป็นสถานะที่พารามิเตอร์มหภาคทั้งหมดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลานานอย่างไม่มีกำหนด

5. สภาวะสมดุลทางความร้อนของระบบของร่างกายนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยอุณหภูมิ: ร่างกายทั้งหมดของระบบที่อยู่ในสมดุลทางความร้อนซึ่งกันและกันจะมีอุณหภูมิเท่ากัน

โดยที่ k คือค่าคงที่ของ Boltzmann

การพึ่งพาอาศัยกันนี้ทำให้สามารถแนะนำระดับอุณหภูมิใหม่ได้ - ระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์ที่ไม่ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ

6. ระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์ - แนะนำภาษาอังกฤษ นักฟิสิกส์ ดับบลิว. เคลวิน
- ไม่มีอุณหภูมิติดลบ

หน่วย SI ของอุณหภูมิสัมบูรณ์: [T] = 1K (เคลวิน)
อุณหภูมิศูนย์ของสเกลสัมบูรณ์คือศูนย์สัมบูรณ์ (0K = -273 C) ซึ่งเป็นอุณหภูมิต่ำสุดตามธรรมชาติ Absolute ZERO คืออุณหภูมิที่ต่ำมากซึ่งการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลหยุดลง

ความสัมพันธ์ระหว่างสเกลสัมบูรณ์และสเกลเซลเซียส

ในสูตร อุณหภูมิสัมบูรณ์จะแสดงด้วยตัวอักษร "T" และอุณหภูมิในระดับเซลเซียสจะแสดงด้วยตัวอักษร "t"

ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์ เครื่องวัดอุณหภูมิ

ผู้ประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์ถือได้ว่าเป็น : ในงานเขียนของเขาเองไม่มีคำอธิบายเกี่ยวกับอุปกรณ์นี้ มีแต่นักเรียนของเขา เนลลี และ ให้การเป็นพยานว่าได้เข้ามาแล้ว เขาทำบางอย่างเช่นเทอร์โมสโคป ( - กาลิเลโอศึกษางานในครั้งนี้ ซึ่งได้อธิบายอุปกรณ์ที่คล้ายกันแล้ว แต่ไม่ใช่สำหรับการวัดระดับความร้อน แต่สำหรับการเพิ่มน้ำด้วยการทำความร้อน เทอร์โมสโคปเป็นลูกบอลแก้วขนาดเล็กที่มีหลอดแก้วบัดกรีอยู่ ลูกบอลได้รับความร้อนเล็กน้อยและปลายท่อถูกหย่อนลงในภาชนะที่มีน้ำ หลังจากนั้นครู่หนึ่ง อากาศในลูกบอลเย็นลง ความดันลดลง และน้ำเพิ่มขึ้นในท่อภายใต้อิทธิพลของความดันบรรยากาศจนถึงระดับความสูงหนึ่ง ต่อมาเมื่ออุ่นขึ้น ความดันอากาศในลูกบอลก็เพิ่มขึ้นและระดับน้ำในท่อลดลงเมื่อเย็นตัวลง แต่น้ำในลูกบอลกลับเพิ่มขึ้น การใช้เทอร์โมสโคปทำให้สามารถตัดสินเฉพาะการเปลี่ยนแปลงระดับความร้อนของร่างกายเท่านั้น: มันไม่ได้แสดงค่าอุณหภูมิที่เป็นตัวเลขเนื่องจากไม่มีมาตราส่วน นอกจากนี้ ระดับน้ำในท่อไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศด้วย ในปี ค.ศ. 1657 นักวิทยาศาสตร์ชาวฟลอเรนซ์ได้ปรับปรุงเทอร์โมสโคปของกาลิเลโอ พวกเขาติดตั้งอุปกรณ์ด้วยเกล็ดลูกปัดและสูบอากาศออกจากอ่างเก็บน้ำ (ลูกบอล) และท่อ สิ่งนี้ทำให้ไม่เพียงแต่สามารถเปรียบเทียบอุณหภูมิร่างกายในเชิงคุณภาพเท่านั้น แต่ยังเปรียบเทียบเชิงปริมาณได้อีกด้วย ต่อจากนั้นเทอร์โมสโคปก็เปลี่ยน: พลิกกลับด้านและแทนที่จะใส่น้ำแอลกอฮอล์ก็ถูกเทลงในหลอดและถอดภาชนะออก การทำงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับการขยายตัวของร่างกาย โดยนำอุณหภูมิของฤดูร้อนที่ร้อนที่สุดและฤดูหนาวที่หนาวที่สุดมาเป็นจุด "คงที่" การประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์นั้นมาจากพระเจ้าเช่นกัน , , แซงโตเรียส, สการ์ปี, คอร์เนลิอุส เดร็บเบล ( ), Porte และ Salomon de Caus ผู้เขียนในภายหลังและบางส่วนมีความสัมพันธ์ส่วนตัวกับกาลิเลโอ เทอร์โมมิเตอร์ทั้งหมดนี้เป็นเทอร์โมมิเตอร์อากาศและประกอบด้วยภาชนะที่มีท่อบรรจุอากาศแยกออกจากบรรยากาศด้วยคอลัมน์น้ำ ซึ่งเปลี่ยนการอ่านทั้งจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและจากการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศ

มีการอธิบายเทอร์โมมิเตอร์เหลวเป็นครั้งแรกใน ง. "Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento" ซึ่งถูกกล่าวถึงว่าเป็นวัตถุที่ทำขึ้นโดยช่างฝีมือผู้ชำนาญมายาวนาน ซึ่งเรียกว่า "Confia" ซึ่งให้ความร้อนแก่แก้วด้วยไฟที่เป่าจากตะเกียงและ สร้างผลิตภัณฑ์ที่น่าทึ่งและละเอียดอ่อนมากจากมัน ในตอนแรกเทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้เต็มไปด้วยน้ำ และจะระเบิดเมื่อมันแข็งตัว การใช้แอลกอฮอล์ในไวน์เพื่อจุดประสงค์นี้เริ่มขึ้นในปี 1654 ในความคิดของแกรนด์ดุ๊กแห่งทัสคานี - เครื่องวัดอุณหภูมิแบบฟลอเรนซ์ไม่เพียงแต่แสดงไว้ใน Saggi เท่านั้น แต่ยังได้รับการเก็บรักษาไว้หลายชุดจนถึงทุกวันนี้ในพิพิธภัณฑ์กาลิเลียนในฟลอเรนซ์ มีการอธิบายการเตรียมการอย่างละเอียด

ขั้นแรก อาจารย์ต้องแบ่งท่อโดยคำนึงถึงขนาดสัมพัทธ์และขนาดของลูกบอล: การแบ่งส่วนถูกเคลือบด้วยเคลือบหลอมเหลวบนท่อที่ให้ความร้อนในโคมไฟ ทุก ๆ สิบจะถูกระบุด้วยจุดสีขาว และ ที่เหลือเป็นสีดำ โดยปกติแล้วพวกเขาจะแบ่ง 50 แผนกในลักษณะที่เมื่อหิมะละลาย แอลกอฮอล์จะไม่ต่ำกว่า 10 และในดวงอาทิตย์จะไม่สูงเกิน 40 ช่างฝีมือที่ดีได้สร้างเทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวได้สำเร็จจนพวกเขาทั้งหมดแสดงค่าอุณหภูมิเดียวกันภายใต้ เงื่อนไขเดียวกัน แต่ก็ไม่สามารถทำได้หากท่อถูกแบ่งออกเป็น 100 หรือ 300 ส่วนเพื่อให้ได้ความแม่นยำมากขึ้น เติมเทอร์โมมิเตอร์โดยการให้ความร้อนแก่ลูกบอลและลดปลายหลอดลงในแอลกอฮอล์ จากนั้นเติมเทอร์โมมิเตอร์โดยใช้กรวยแก้วที่มีปลายบางซึ่งพอดีกับหลอดที่มีขนาดกว้างพอสมควร หลังจากปรับปริมาณของเหลวแล้ว ช่องเปิดของท่อจะถูกปิดผนึกด้วยแวกซ์ที่เรียกว่า "ยาแนว" จากนี้ เป็นที่ชัดเจนว่าเทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้มีขนาดใหญ่และสามารถใช้เพื่อกำหนดอุณหภูมิอากาศได้ แต่ก็ยังไม่สะดวกสำหรับการทดลองอื่นๆ ที่มีความหลากหลายมากกว่า และองศาของเทอร์โมมิเตอร์ที่ต่างกันก็เทียบกันไม่ได้

ใน ช. ( ) วี ปรับปรุงเทอร์โมมิเตอร์อากาศโดยไม่ได้วัดการขยายตัว แต่เพิ่มความยืดหยุ่นของอากาศทำให้มีปริมาตรเท่ากันที่อุณหภูมิต่างกันโดยการเติมปรอทที่ข้อศอกเปิด คำนึงถึงความดันบรรยากาศและการเปลี่ยนแปลงด้วย ศูนย์ของมาตราส่วนดังกล่าวควรจะเป็น "ระดับความเย็นที่มีนัยสำคัญ" ซึ่งอากาศสูญเสียความยืดหยุ่นทั้งหมด (นั่นคือสมัยใหม่ ) และจุดคงที่ที่สองคือจุดเดือดของน้ำ Amonton ยังไม่ทราบผลกระทบของความดันบรรยากาศต่อจุดเดือด และอากาศในเทอร์โมมิเตอร์ของเขาไม่ได้ถูกปลดปล่อยจากก๊าซน้ำ ดังนั้นจากข้อมูลของเขา จะได้ค่าศูนย์สัมบูรณ์ที่อุณหภูมิ −239.5° เซลเซียส เทอร์โมมิเตอร์อากาศอีกตัวของ Amonton ซึ่งผลิตขึ้นอย่างไม่สมบูรณ์มากนั้นไม่ขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศ: มันคือบารอมิเตอร์แบบกาลักน้ำ ข้อศอกเปิดซึ่งยื่นออกไปด้านบน เต็มไปด้วยสารละลายโปแตชเข้มข้นที่ด้านล่าง น้ำมันที่ด้านบนและสิ้นสุด ในอ่างเก็บน้ำที่ปิดสนิทและมีอากาศ

มอบรูปแบบที่ทันสมัยให้กับเทอร์โมมิเตอร์ และอธิบายวิธีการเตรียมของเขาในปี 1723 ในตอนแรก เขายังเติมไปป์ด้วยแอลกอฮอล์ และสุดท้ายก็เปลี่ยนมาใช้สารปรอท เขาตั้งค่าศูนย์ไว้ที่อุณหภูมิของส่วนผสมของหิมะกับแอมโมเนียหรือเกลือแกง ที่อุณหภูมิ "เริ่มกลายเป็นน้ำแข็ง" เขาแสดงไว้ที่ 32° และอุณหภูมิร่างกายของคนที่มีสุขภาพแข็งแรงในปากหรือ ใต้รักแร้เท่ากับ 96° ต่อมาพบว่าน้ำเดือดที่ 212° และอุณหภูมินี้คงเดิมเสมอภายใต้สภาวะเดียวกัน - ตัวอย่างเทอร์โมมิเตอร์แบบฟาเรนไฮต์ที่ยังมีหลงเหลืออยู่นั้นมีความโดดเด่นด้วยการทำงานที่พิถีพิถัน

ในที่สุดนักดาราศาสตร์ นักธรณีวิทยา และนักอุตุนิยมวิทยาชาวสวีเดนก็ได้ค้นพบทั้งจุดคงที่ นั่นคือน้ำแข็งละลายและน้ำเดือด ในปี 1742 แต่ในตอนแรกเขาตั้งไว้ที่ 0° ที่จุดเดือด และ 100° ที่จุดเยือกแข็ง ในงานของเขา เซลเซียส” "พูดถึงการทดลองของเขาที่แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็ง (100°) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความดัน นอกจากนี้เขายังพิจารณาด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่งว่าจุดเดือดของน้ำแปรผันอย่างไรขึ้นอยู่กับ - เขาแนะนำเครื่องหมายนั้น 0 ( น้ำ) สามารถสอบเทียบได้โดยการรู้ว่าเทอร์โมมิเตอร์ตั้งอยู่ระดับใดเมื่อเทียบกับทะเล

ต่อมาหลังจากการตายของเซลเซียสนักพฤกษศาสตร์ผู้ร่วมสมัยและเพื่อนร่วมชาติของเขา และนักดาราศาสตร์ มอร์เทน สเตรเมอร์ ใช้สเกลนี้กลับด้าน (พวกเขาเริ่มใช้อุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็งเป็น 0° และจุดเดือดของน้ำเป็น 100°) ในรูปแบบนี้ กลายเป็นว่าสะดวกมากแพร่หลายและคุ้นเคยมาจนถึงทุกวันนี้

ตามแหล่งข้อมูลบางแห่ง เซลเซียสเองก็เปลี่ยนสเกลของเขากลับหัวตามคำแนะนำของสเตรเมอร์ แหล่งอ้างอิงอื่นๆ ระบุว่ามาตราส่วนนี้ถูกพลิกกลับโดย Carl Linnaeus ในปี 1745 และตามข้อที่สามมาตราส่วนถูกพลิกคว่ำโดย M. Stremer ผู้สืบทอดของเซลเซียสและในศตวรรษที่ 18 เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวได้รับการจำหน่ายอย่างกว้างขวางภายใต้ชื่อ "เทอร์โมมิเตอร์แบบสวีเดน" และในสวีเดนเอง - ภายใต้ชื่อ Stremer แต่ Johann Jacob นักเคมีชาวสวีเดนผู้โด่งดังในงานของเขา "Manuals of Chemistry" เรียกมาตราส่วนเซลเซียสของ M. Stremer อย่างไม่ถูกต้องและตั้งแต่นั้นมามาตราส่วนเซนติเกรดก็เริ่มมีชื่อของ Anders เซลเซียส

ได้ผล ในปี 1736 แม้ว่าพวกเขาจะนำไปสู่การสถาปนามาตราส่วน 80° แต่ก็ค่อนข้างจะถอยหลังไปหนึ่งก้าวเมื่อเทียบกับสิ่งที่ฟาเรนไฮต์ได้ทำไปแล้ว เทอร์โมมิเตอร์ของ Reaumur มีขนาดใหญ่มาก ใช้งานไม่สะดวก และวิธีการแบ่งองศานั้นไม่ถูกต้องและไม่สะดวก

หลังจากฟาเรนไฮต์และโรเมอร์ ธุรกิจทำเทอร์โมมิเตอร์ตกไปอยู่ในมือของช่างฝีมือ เนื่องจากเทอร์โมมิเตอร์กลายเป็นสินค้าทางการค้า

ในปี ค.ศ. 1848 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ (ลอร์ดเคลวิน) ได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ในการสร้างสเกลอุณหภูมิสัมบูรณ์ โดยค่าศูนย์นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของน้ำหรือสารที่เติมเทอร์โมมิเตอร์ จุดเริ่มต้นใน " "ทำหน้าที่ตามความหมาย : −273.15° C ที่อุณหภูมินี้ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลจะหยุดลง ด้วยเหตุนี้การระบายความร้อนของร่างกายจึงเป็นไปไม่ได้

เครื่องวัดอุณหภูมิของเหลว

เทอร์โมมิเตอร์เหลวมีพื้นฐานมาจากหลักการเปลี่ยนปริมาตรของของเหลวที่เทลงในเทอร์โมมิเตอร์ (ปกติ หรือ ) เมื่ออุณหภูมิโดยรอบเปลี่ยนแปลง

เนื่องจากการห้ามใช้สารปรอทในหลายพื้นที่ของกิจกรรม จึงมีการค้นหาวัสดุทดแทนสำหรับเทอร์โมมิเตอร์ในครัวเรือน ตัวอย่างเช่นการทดแทนดังกล่าวอาจเป็นโลหะผสม .

สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับการกำจัดปรอทที่หกออกจากเทอร์โมมิเตอร์ที่หัก โปรดดูบทความ

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบเครื่องกล

เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้ทำงานบนหลักการเดียวกันกับเทอร์โมมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ แต่โดยปกติแล้วเซ็นเซอร์จะทำงาน เกลียวหรือ .

เครื่องวัดอุณหภูมิไฟฟ้า

หลักการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลง ติดต่อ ความต่างศักย์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ) ที่แม่นยำและเสถียรที่สุดในช่วงเวลาหนึ่งคือ ขึ้นอยู่กับลวดแพลตตินัมหรือการเคลือบแพลตตินัมบนเซรามิก

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบออปติคัล

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบออปติคอลช่วยให้คุณสามารถบันทึกอุณหภูมิโดยการเปลี่ยนแปลง

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับบุคคลโดยตรง ในบางประเทศ มีแนวโน้มมานานแล้วที่จะละทิ้งเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทไปหันไปใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรด ไม่เพียงแต่ในสถาบันทางการแพทย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในระดับครัวเรือนด้วย

เทอร์โมมิเตอร์ทางเทคนิค

เทอร์โมมิเตอร์ทางเทคนิคถูกนำมาใช้ในองค์กรในภาคเกษตรกรรม ปิโตรเคมี เคมี เหมืองแร่และโลหะวิทยา วิศวกรรมเครื่องกล ที่อยู่อาศัยและบริการชุมชน การขนส่ง การก่อสร้าง ยา ในทุกด้านของชีวิต

มีเทอร์โมมิเตอร์ทางเทคนิคประเภทต่อไปนี้:

เครื่องวัดอุณหภูมิของเหลวทางเทคนิค TTZh-M;

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบ bimetallic TB, TBT, TBI;

เครื่องวัดอุณหภูมิทางการเกษตร TS-7-M1;

เครื่องวัดอุณหภูมิสูงสุด SP-83 M;

เทอร์โมมิเตอร์องศาต่ำสำหรับห้องพิเศษ SP-100

เทอร์โมมิเตอร์ทนการสั่นสะเทือนพิเศษ SP-V;

เทอร์โมมิเตอร์แบบสัมผัสไฟฟ้าแบบปรอท TPK;

เครื่องวัดอุณหภูมิในห้องปฏิบัติการ TLS;

เครื่องวัดอุณหภูมิสำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม TN;

เทอร์โมมิเตอร์สำหรับทดสอบผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม TIN1, TIN2, TIN3, TIN4

เมื่อวันที่ 29 มีนาคม ค.ศ. 1561 แพทย์ชาวอิตาลีชื่อซานโตริโอถือกำเนิดขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทเครื่องแรก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เป็นนวัตกรรมในยุคนั้นและไม่มีใครสามารถทำได้หากไม่มีวันนี้

ซานโตริโอไม่เพียงแต่เป็นแพทย์เท่านั้น แต่ยังเป็นนักกายวิภาคศาสตร์และนักสรีรวิทยาอีกด้วย เขาทำงานในโปแลนด์ ฮังการี และโครเอเชีย ศึกษากระบวนการหายใจ "การระเหยที่มองไม่เห็น" จากผิวหนัง และดำเนินการวิจัยในด้านการเผาผลาญของมนุษย์ ซานโตริโอทำการทดลองกับตัวเองและศึกษาลักษณะของร่างกายมนุษย์จึงสร้างเครื่องมือวัดมากมาย - อุปกรณ์สำหรับวัดแรงเต้นของหลอดเลือดแดง ตาชั่งสำหรับติดตามการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักมนุษย์ และเครื่องวัดอุณหภูมิแบบปรอทเครื่องแรก

นักประดิษฐ์สามคน

ทุกวันนี้ค่อนข้างยากที่จะบอกว่าใครเป็นผู้สร้างเทอร์โมมิเตอร์กันแน่ การประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์นั้นมาจากนักวิทยาศาสตร์หลายคนในคราวเดียว - กาลิเลโอ, ซานโตริโอ, ลอร์ดเบคอน, โรเบิร์ตฟลัดด์, สการ์ปี, คอร์นีเลียสเดรบเบล, ปอร์ตและซาโลมอนเดอ Caus นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่านักวิทยาศาสตร์หลายคนทำงานพร้อมกันเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่จะช่วยวัดอุณหภูมิของอากาศ ดิน น้ำ และมนุษย์

ไม่มีคำอธิบายเกี่ยวกับอุปกรณ์นี้ในงานเขียนของกาลิเลโอ แต่นักเรียนของเขาให้การเป็นพยานว่าในปี 1597 เขาได้สร้างเทอร์โมสโคปซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับยกน้ำโดยใช้ความร้อน เทอร์โมสโคปเป็นลูกบอลแก้วขนาดเล็กที่มีหลอดแก้วบัดกรีอยู่ ความแตกต่างระหว่างเทอร์โมสโคปกับเทอร์โมมิเตอร์สมัยใหม่ก็คือ ในสิ่งประดิษฐ์ของกาลิเลโอ แทนที่จะใช้ปรอท อากาศจะขยายตัว นอกจากนี้ ยังสามารถใช้เพื่อตัดสินระดับสัมพัทธ์ของความร้อนหรือความเย็นของร่างกายเท่านั้น เนื่องจากยังไม่มีมาตราส่วน

Santorio จากมหาวิทยาลัย Padua ได้สร้างอุปกรณ์ของตัวเองขึ้นมาซึ่งสามารถวัดอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ได้ แต่อุปกรณ์ดังกล่าวมีขนาดใหญ่มากจนถูกติดตั้งไว้ที่ลานบ้าน สิ่งประดิษฐ์ของซานโตริโอมีรูปร่างเป็นลูกบอลและท่อคดเคี้ยวเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งมีการแบ่งส่วนออก ปลายท่อที่ว่างเต็มไปด้วยของเหลวสี สิ่งประดิษฐ์ของเขามีอายุย้อนไปถึงปี 1626

ในปี ค.ศ. 1657 นักวิทยาศาสตร์ชาวฟลอเรนซ์ได้ปรับปรุงเทอร์โมสโคปของกาลิเลโอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยการเตรียมอุปกรณ์ด้วยมาตราส่วนลูกปัด

ต่อมา นักวิทยาศาสตร์พยายามปรับปรุงอุปกรณ์ แต่เทอร์โมมิเตอร์ทั้งหมดเป็นแบบอากาศ และการอ่านค่าไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิร่างกายเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศด้วย

เทอร์โมมิเตอร์เหลวเครื่องแรกได้รับการอธิบายไว้ในปี 1667 แต่จะระเบิดหากน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ดังนั้นพวกเขาจึงเริ่มใช้แอลกอฮอล์ในไวน์เพื่อสร้างเทอร์โมมิเตอร์ การประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์ซึ่งข้อมูลไม่ได้ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศเกิดขึ้นจากการทดลองของนักฟิสิกส์ Evangelista Torricelli ลูกศิษย์ของกาลิเลโอ เป็นผลให้เทอร์โมมิเตอร์เต็มไปด้วยปรอท พลิกคว่ำ เติมแอลกอฮอล์ที่มีสีลงในลูกบอล และปลายด้านบนของท่อถูกปิดผนึก

เกล็ดเดี่ยวและปรอท

เป็นเวลานานที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถหาจุดเริ่มต้นได้ซึ่งระยะห่างระหว่างนั้นสามารถแบ่งเท่า ๆ กันได้

ข้อมูลเบื้องต้นของเครื่องชั่งคือจุดละลายของน้ำแข็งและเนยละลาย จุดเดือดของน้ำ และแนวคิดเชิงนามธรรมบางอย่าง เช่น "ระดับความเย็นที่มีนัยสำคัญ"

เทอร์โมมิเตอร์ที่มีรูปแบบทันสมัย ​​เหมาะที่สุดสำหรับใช้ในครัวเรือน โดยมีมาตราส่วนการวัดที่แม่นยำ ถูกสร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Gabriel Fahrenheit เขาอธิบายวิธีการสร้างเทอร์โมมิเตอร์ของเขาในปี 1723 ในตอนแรก ฟาเรนไฮต์ได้สร้างเทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ขึ้นมา 2 เครื่อง แต่แล้วนักฟิสิกส์ก็ตัดสินใจใช้ปรอทในเทอร์โมมิเตอร์ มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ขึ้นอยู่กับจุดที่กำหนดไว้สามจุด:

จุดแรกเท่ากับศูนย์องศา - นี่คืออุณหภูมิขององค์ประกอบของน้ำ น้ำแข็ง และแอมโมเนีย
ประการที่สองกำหนดไว้ที่ 32 องศาคืออุณหภูมิของส่วนผสมของน้ำและน้ำแข็ง
จุดที่สามคือจุดเดือดของน้ำอยู่ที่ 212 องศา
มาตราส่วนนี้ได้รับการตั้งชื่อตามผู้สร้างในภายหลัง

อ้างอิง
ปัจจุบันที่พบมากที่สุดคือมาตราส่วนเซลเซียส มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ยังคงใช้ในสหรัฐอเมริกาและอังกฤษ และมาตราส่วนเคลวินใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
แต่นักดาราศาสตร์ นักธรณีวิทยา และนักอุตุนิยมวิทยาชาวสวีเดน แอนเดอร์ส เซลเซียส เป็นผู้ค้นพบจุดคงที่ทั้งน้ำแข็งละลายและน้ำเดือดในที่สุดในปี 1742 เขาแบ่งระยะห่างระหว่างจุดต่างๆ ออกเป็น 100 ช่วง โดยตัวเลข 100 เป็นจุดหลอมเหลวของน้ำแข็ง และ 0 คือจุดเดือดของน้ำ

ในปัจจุบัน หน่วยวัดเซลเซียสกลับกลายเป็นว่า จุดหลอมเหลวของน้ำแข็งคือ 0° และจุดเดือดของน้ำคือ 100°

ตามเวอร์ชันหนึ่ง มาตราส่วนถูก "พลิกกลับ" โดยผู้ร่วมสมัยและเพื่อนร่วมชาติของเขา นักพฤกษศาสตร์ Carl Linnaeus และนักดาราศาสตร์ Morten Stremer หลังจากการตายของเซลเซียส แต่ตามอีกคนหนึ่ง เซลเซียสเองก็เปลี่ยนมาตราส่วนตามคำแนะนำของ Stremer

ในปีพ. ศ. 2391 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ William Thomson (ลอร์ดเคลวิน) ได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ในการสร้างระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์โดยที่จุดอ้างอิงคือค่าของศูนย์สัมบูรณ์: -273.15 ° C - ที่อุณหภูมินี้ การระบายความร้อนของร่างกายเพิ่มเติมไม่สามารถทำได้อีกต่อไป

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 เทอร์โมมิเตอร์กลายเป็นสินค้าทางการค้าและผลิตโดยช่างฝีมือ แต่เทอร์โมมิเตอร์เข้ามาเป็นยาในเวลาต่อมาในกลางศตวรรษที่ 19

เครื่องวัดอุณหภูมิที่ทันสมัย

หากในศตวรรษที่ 18 มีการค้นพบ "อย่างรวดเร็ว" ในด้านระบบการวัดอุณหภูมิ งานในปัจจุบันกำลังดำเนินการมากขึ้นเพื่อสร้างวิธีการวัดอุณหภูมิ

ขอบเขตการใช้งานของเทอร์โมมิเตอร์นั้นกว้างมากและมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับชีวิตมนุษย์ยุคใหม่ เทอร์โมมิเตอร์นอกหน้าต่างรายงานอุณหภูมิภายนอก เทอร์โมมิเตอร์ในตู้เย็นช่วยควบคุมคุณภาพการเก็บอาหาร เทอร์โมมิเตอร์ในเตาอบช่วยให้คุณรักษาอุณหภูมิขณะอบ และเทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิร่างกายและช่วยประเมินสาเหตุของความยากจน สุขภาพ.
เทอร์โมมิเตอร์เป็นเทอร์โมมิเตอร์ชนิดหนึ่งที่พบได้บ่อยที่สุด และเป็นแบบที่สามารถพบได้ในทุกบ้าน อย่างไรก็ตาม เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นการค้นพบอันยอดเยี่ยมของนักวิทยาศาสตร์ ในปัจจุบัน กำลังค่อยๆ กลายเป็นเรื่องในอดีตว่าไม่ปลอดภัย เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทประกอบด้วยปรอท 2 กรัมและมีความแม่นยำสูงสุดในการวัดอุณหภูมิ แต่คุณไม่เพียงแต่ต้องถืออย่างถูกต้องเท่านั้น แต่ยังต้องรู้ว่าต้องทำอย่างไรหากเทอร์โมมิเตอร์แตกกะทันหัน
เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทถูกแทนที่ด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์หรือแบบดิจิตอล ซึ่งทำงานโดยใช้เซ็นเซอร์โลหะในตัว นอกจากนี้ยังมีแถบระบายความร้อนแบบพิเศษและเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด