Коли винайшли градусник. Історія створення термометра: як вигадали перший градусник? Що таке тепло? Градуси та температура
На сьогоднішній день немає жодної людини, яка б не користувалася таким пристроєм, як термометр. На даний момент він є звичайним явищем. Однак так було далеко не завжди. Мало хто знає, який довгий і складний шлях був у термометра. Історія його появи йде у глибоке минуле.
Перший термометр, а точніше термоскоп, був винайдений в епоху Відродження наприкінці XVI ст. Його творцем був не хто інший, як Галілео Галілей. Термоскоп являв собою скляну кулю, до якої була припаяна трубка. Нагріваючи кулю руками і, повертаючи її, італійський фізик опускав вільний кінець скляної трубки в посуд з підфарбованою водою чи вином. Після того, як куля остигала, обсяг повітря, яке в ній містилося, значно зменшувався, а вода по трубці піднімалася. Різниця між термоскопом і сучасним термометром була в тому, що у винаході Галілея замість ртуті розширювалося повітря.
Практично одночасно з Галілеєм, ще не знаючи про його знахідку, професор С. Санторіо з Падуанського університету створив свій пристрій, за допомогою якого можна було вимірювати температуру людського тіла.
Прилад був досить громіздким і теж мав форму кулі і довгасту звивисту трубку, на якій були намальовані поділки. Вільний кінець трубки заповнювали підфарбованою рідиною. Для того, щоб виміряти температуру людині необхідно було взяти цю кульку в рот або зігріти її за допомогою рук. Оскільки прилад Санторіо був дуже великим, його встановлювали у дворі будинку.
У Європі на початку XVH століття було виготовлено дуже багато унікальних термометрів. Наприклад, у Нідерландах був широко поширений так званий «голландський» тип термометра, який мав дві кулі та звивисту трубку. Нижня куля наповнювалася рідиною, а верхня – повітрям.
Винахід першого термометра, дані якого не зумовлювалися перепадами атмосферного тиску, припала на 1641 рік. Такий термометр був створений за імператора Священної Римської імперії, Фердинанда II, який був не тільки покровителем мистецтв, але і був автором багатьох приладів. Експерименти фізика Торічеллі з барометрами, наповненими ртуттю, дали поштовх для вдосконалення термоскопа, який винайшов Галілей. Цей прилад просто перевернули, додали в шар підфарбований спирт і запаяли верхній кінець трубки.
Німецький фізик Отто фон Геріке, досліджуючи атмосферне повітря, винайшов ряд унікальних термометрів, у тому числі й найбільший, висота якого складала сім метрів. Цей оригінальний термометр кріпився до стіни будинку. Велика мідна куля, покрита блакитною фарбою і декорована золотими зірками, була заповнена повітрям. Приварене знизу одне коліно трубки частково було заповнене рідиною, інше залишалося відкритим. У спекотну погоду розпечене в скляній кулі повітря виштовхувало рідину з трубки, поплавець починав підніматися, а ангел опускався вниз, тим самим вказуючи на відповідний поділ шкали. Найнижчий поділ показував - "велика спека", а найвище, сьоме - "великий холод".
На той момент єдиної шкали, якою користуємося сьогодні, не існувало. Вчені тривалий час було неможливо знайти вихідні точки, відстань між якими потрібно було розділити рівномірно. Пропонували брати до уваги, наприклад, точки відтавання льоду та розтопленого вершкового масла. Через деякий час, а точніше в 1714 році, з'явився більш-менш придатний для застосування термометр. Творцем такого термометра був німецький фізик Габріель Фаренгейт.
Спочатку Фаренгейт створив два спиртові термометри, але завдяки їм можна було здійснити лише умовно точні виміри. Потім фізик вирішив застосувати в термометрі ртуть. Такий винахід, як виявилося, був більш вдалим. У термометрах він використав кілька видів шкал, остання з яких базувалася на трьох встановлених точках. Першою точкою була температура складу води, льоду та нашатирю, яка була відзначена 0 градусів, другою – температура суміші води та льоду, позначена як 32 градуси, а третьою – температура кипіння води, що дорівнювала 212 градусам. Ця шкала трохи пізніше була названа на честь свого творця. Шкалою Фаренгейта досі користуються у США та Англії.
Через 30 років астроном Андерс Цельсій почав проводити досліди з ртутним термометром з дослідження кореляції точки танення снігу та точки кипіння від атмосферного тиску. Цельсій дійшов висновку про те, що раціонально поділитиме відстань між точками на 100 інтервалів. Цифрою 100 було відзначено точку танення льоду, а 0 - точку кипіння води.
Однак у 1860 році англійським вченим Вільямом Кельвіном було запропоновано нову модель температурної шкали. Температура -273 градуси за шкалою Цельсія відповідала нульовій кінетичній енергії молекул. Оскільки жодну речовину далі неможливо було охолодити, то температура -273 градуси вважається «абсолютним нулем». У шкалі Вільяма Кельвіна за початок було взято нуль, а кожен наступний поділ дорівнював звичайному градусу. Така шкала виявилася дуже зручною, тому що з її допомогою можна було досить повно відображати всі явища, які відбуваються на Землі.
У медицині термометрія почала застосовуватися набагато пізніше, ніж у техніці. Ще в 1861 році Карл Герхард вважав, що вимірювання температури було дуже складною процедурою, щоб вводити його в практику та постійне використання. Через деякий час, з лабораторій та клінік прийшли в наші будинки ці прості, але дуже необхідні прилади – медичні термометри, які гідно служать науці та стоять на варті людського здоров'я.
Ймовірно, першим приладом, яким можна було якщо не вимірювати, то хоча б оцінювати температуру, був термоскоп Галілея : колба розміром з куряче яйце, шийка якої тонка, як пшеничний стебло, заповнювалося водою до половини і поринало в чашку. Незважаючи на цю простоту, прилад був дуже чутливим, хоча і реагував, крім температури, на тиск повітря.
У 1636 році вперше з'являється слово "термометр" . Так називався прилад голландця К. Дреббеля — «Дреббелів інструмент» для вимірювання температури, що має цілих 8 поділів.
Термос до оп Галілея. Малюнок близько XVII століття.
І. Ньюто н у роботі 1701 року «Про шкале ступенів тепла та холоду» описав 12-градусну шкалу , 0 0 якої відповідав температурі замерзання води, а 12 ° - температурі тіла здорової людини. Всі ці та багато інших термометрів були газовими: при нагріванні їх розширювалося повітря.
Перший рідинний термометр, схожий на сучасний градусник, був зроблений німецьким фізиком Г. Фаренгейтом у 1724 році. Конструюючи спиртові і ртутні термометри більше п'ятнадцяти років, він зрозумів, як домогтися від них ідентичності і більшої точності показань: потрібно взяти кілька точок з відомою температурою, нанести їх значення на шкали і розділити відстані між ними.
Найнижчу температуру надзвичайно суворої зими 1709 року Фаренгейт прийняв за 0° і надалі імітував її у суміші кухонної солі та нашатирю з льодом. Як другий опорної точки він взяв температуру льоду, що тане, і цей відрізок поділив на 32 градуси. Третя точка — температура людського тіла — дорівнювала майже 98, а температура кипіння води лягла на 212.
У кіносценарії Гайдара «Комендант снігової фортеці» є такий епізод:
«Нянька вказує на Сашка:
— Ось, батюшку, у нього температура.
— Кожна людина має температуру.
— У нього сто градусів температура,— каже Женя.
— Це не в кожного,— погоджується лікар.
Діалог незмінно викликає веселе пожвавлення у юних читачів, але діти в США та Англії, де досі прийнято шкала Фаренгейта , його комізму можуть і не оцінити: температура хворого 100 ° - всього лише невеликий жар, який якраз може бути у кожного - 37,8 ° С.
У Франції та Росії вживалася шкала Реомюра , створена у 1730 році.
Ком Даний термометр початку XX століття зі шкалами Цельсія і Реомюра.
.
Р. Реомюр. Термометри цього типу побутували в нашій країні до 30-х років XX століття.
Французький натураліст, вчений із широким кругозіром, «Пліній XVIII століття», як називали його сучасники, Р. Реомюрпобудував її відповідно до теплового розширення рідини. Виявивши, що при нагріванні суміш води зі спиртом між температурами замерзання і кипіння води розширюється на 80 тисячних свого обсягу (сучасне значення — 0,084), Реомюр розділив цей інтервал на 80 градусів.
Трохи раніше, на початку XVIII століття, в Росії були поширені, але протрималися недовго термометри петербурзького академіка Ж. Деліля зі 150-градусою шкалою на тому ж температурному відрізку. Витіснили їх термометри Реомюра були в ходу майже два століття і тільки якихось 50—60 років тому остаточно поступилися місцем термометрам Цельсія з сучасною 100-градусною шкалою .
До кінця XVIII століття число різних температурних шкал наблизилося до двох десятків, що було незручно, і не потрібно. Крім того, незабаром з'ясувалося, що навіть ретельно проградуйовані прилади з різними рідинами показують різну температуру. При 50 ° С по ртутному термометру спиртовий показував 43 ° С, термометр з оливковою олією -49 ° С, з чистою водою - 25,6 ° С, а з солоною - 45,4 ° С.
Вихід знайшов відомий англійський фізик У. Томсон (лорд Кельвін) . У 1848 році він запропонував вимірювати не температуру, а кількість тепла, яке у певному процесі, званому циклом Карно , Передається від гарячого тіла до холодного: воно визначається тільки їх температурами і зовсім не залежить від речовини, що нагрівається. У термодинамічній, або абсолютній, шкалі температур, побудованої на цьому принципі, одиниця температури називається кельвін .
Термодинамічна шкала була хороша всім, кроме одного: у повсякденній практиці теплові виміри з наступними розрахунками вкрай незручні, та й сам цикл Карно, чудово вивчений теоретично, важко відтворити над спеціалізованої метрологічної лабораторії. Тому на її основі у 1968 році була остаточно встановлена Міжнародна практична температурна шкала (МПТШ-68) , яка базується на 11 відтворюваних опорних точках між потрійною точкою одороду (13,81 К) і температурою затвердіння золота(1337,58 К) ) і розходиться з термодинамічної шкалою в області кипіння води всього на 0,005 К. Цією шкалою користуються і зараз.
В англійській та американській науковій літературі іноді зустрічається абсолютна шкала шотландця У. Ранкіна (середина ХIХ століття), одного із творців технічної термодинаміки. Її нульова точка збігається з 0 К, а градус Ранкіна за величиною дорівнює градусу Фаренгейта.
До нашого часу з усього безлічі температурних шкал дійшли всього чотири, хоча і це явно забагато. У науці температуру виражають у Кельвінах, а у житті ми використовуємо градуси Цельсія і зрідка зустрічаємо шкали Реомюра та Фаренгейта.
Можна зробити, використовуючи спеціальні співвідношення (формули) або автоматично на сторінках нашого сайту (перехід за посиланням зліва).
Що таке тепло? Градуси та температура
Що таке теплота – знають усі. Відомо, що частки в газах, рідинах і твердих тілах знаходяться в безперервному русі і цей рух сприймається як тепло. Енергія руху частинок, усереднена за величезним числом, визначає температуру.
Теорія тепла виникла не відразу. Дуже довго не могли зрозуміти ні що таке тепло, жодна різниця між температурою та теплом. Багато фізиків пов'язували тепло з рухом молекул. Так, зокрема, думав Ломоносов. Але перетворити загальні міркування на сувору науку було нелегко.
Історія про те, як навчилися вимірювати температуру, цікава та незвичайна. Термометри були вигадані за багато років до того, як люди зрозуміли, що саме вони вимірюють.
Температура пов'язана з вельми не певними поняттями теплоти та холоду, які розташовувалися у створенні людини десь поряд із запахом, смаком. Людина з давніх-давен знав, що коли два тіла щільно стикаються, то між ними встановлюється теплова рівновага. Рука, опущена у воду, виявляється нагрітою (або охолодженою) настільки ж, що й вода. Усюди у природі існують потоки тепла. У цьому дослідники природи давно бачили прояв великих законів природи.
Античні вчені та схоласти середньовіччя зіставляли з теплом та холодом властивість тяжіння та відштовхування. Давні лікарі були першими, кому знадобилася порівняльна і до того ж задоволена точна шкала теплоти тіла. Вони дуже давно помітили, що здоров'я людини якось пов'язане з теплотою його тіла, і що ліки здатні змінити цю якість. Лікам приписувалося охолоджувальну або зігрівальну дію і ступінь цієї дії визначалася градусами. Ліки змішувалися між собою і суміші мали різні градуси. "Суміш" латиною - "температура" (temperature).
Історія створення та розвитку термометра
Галілей
Ніхто з сучасників Галілея не міг порівнюватися з ним у вмінні побачити великі закони у простих явищах. Він був одним із перших, хто писав про механічну природу тепла.
Галілей опублікував книгу, яку він назвав «EL saggiatore» (ваги для зважування золота), в якій він дуже докладно викладає свої погляди на природу фізичних явищ. У ній він говорить, зокрема, про нагрівання твердих тіл при терті та наводить інші докази механічної природи тепла. Однак він не знав, що механічним шляхом можна нагрівати не тільки тверді тіла, а й рідини чи навіть гази. Галілею до того ж заважала відсутність чисельних даних про тепло.
До вивчення теплових явищ Галілей підійшов із тих самих позицій; Насамперед він зайнявся тим, як виміряти температуру тіла. Термометри, які робив Галілей (близько 1597 р.), складалися зі скляної кулі, наповненої повітрям; від нижньої частини кулі відходила трубка, частково заповнена водою, яка закінчувалася в посудині, також наповненій водою. Висота стовпчика залежала як від температури, так і від атмосферного тиску, і вимірювати таким термометром скільки-небудь точно було неможливо. За Галілеї сама ідея, що повітря може тиснути на землю, здавалося досить дикою. Тому термометр Галілея вимірював досить невизначену величину, але навіть такий термометр дозволяв порівнювати температуру різних тіл одночасно і в тому самому місці.
Вже тоді за допомогою ще недосконалого термометра лікар та анатом Санкторіус із Падуанського університету почав вимірювати температуру людського тіла. Для цього він сам, не знаючи про Галілея, збудував схожий термометр.
Отто фон Герік
Історія термометра багатьом зобов'язана одному з найдивовижніших людей 18 століття - Отто фон Геріке. Він зробив перший барометр. Схожий на прилад Галілея. Але з дуже довгою трубкою. На відміну від приладу Галілея, з барометра Гаріке було відкачано повітря, тому вода заповнювала не лише довгу трубку, а й частину кулі. Барометр був прикріплений до зовнішньої стіни будинку, і тиск повітря відзначався на шкалі, на яку вказував пальцем дерев'яний чоловік, що плавав у скляній кулі. Геріке першим став систематично вимірювати атмосферний тиск і спробував виявити зв'язок між зміною тиску та погодою.
Гаріке побудував і порівняно добрий термометр. Він складався з латунної кулі, заповненої повітрям, і вигнутої у формі букви U трубки зі спиртом. На його термометрі в середині шкали стояла точка, біля якої вказівник зупинявся при перших заморозках, - цю точку і вибрав Гаріку за початок шкали. Зрозуміло, що такий вибір був наївний, але все ж Гаріку зробив перший крок.
Ньютон
Згадаємо ще й роботу Ньютона «Про шкалу ступенів тепла та холоду», опубліковану в 1701 р., в якій описано 12 градусну шкалу. Нуль він помістив там же, де поміщаємо його зараз і ми, – у точці замерзання води, а 12 градусів відповідали температурі здорової людини.
Амонтанпобудував повністю запаяний термометр, зробивши його, нарешті, зовсім не залежить від тиску атмосфери.
Перший сучасний термометр був описаний в 1724 Даніель Фаренгейтом, склодув з Голландії. Різні термометри Фаренгейта можна було звіряти один з одним, порівнюючи їх показання у різних «опорних» точках шкали. Тому вони уславилися своєю точністю. Така шкала досі в ході в Англії та США.
Сучасна шкала Цельсіябула запропонована в 1742 р. Шведському фізику не подобалося негативні температури, і він вважав за потрібне перевернути стару шкалу і помістити нуль у точку кипіння води, а 100 градусів - у точку її замерзання. Але "перевернута шкала" не набула популярності і була дуже скоро "перевернута" назад.
До революції в Росії було прийнято шкалу Реомюра (точка води була 0, а точка кипіння 80) - термометри Реомюра висіли на вулицях і в усіх будинках. Лише у тридцятих роках вони витіснили термометрами Цельсія.
Що таке тепло? Теплова рівновага
На початку 19 століття термометр став дуже простим приладом. Але про те, що вимірює термометр, єдиної думки ще довго не було.
Навчившись вимірювати температуру, фізики не дуже просунулися у розумінні того, що таке тепло. Поняття «тепло» та «температура» розділити було ще складніше. Коли тіло нагрівають, температура його підвищується. Коли тепло перетікає від одного тіла до іншого, температура одного тіла падає, а іншого підвищується.
Концепція «теплова рівновага»дуже часто зустрічається теоретично тепла. Найпростіше зрозуміти, що таке теплова рівновага у разі одноатомного газу. Якщо газ у посудині поводиться так, що в усіх точках судини температура однакова, - природно, що при цьому і температура стінок судини так само завжди одна і та ж, - то газ знаходиться в тепловій рівновазі. Це означає, що в такому газі тепло не перетікає з однієї частини судини в іншу, у ньому не змінюється ні тиск, ні хімічний склад і взагалі з погляду класичних теплових явищ у газі «ні чого не відбувається».
Тепло тече завжди так, щоб температура вирівнювалася, щоб система переходила до стану теплової рівноваги. Перехід у стан теплової рівноваги може бути складним та досить довгим процесом.
Температурна шкала. Абсолютна шкала температур
Температурна шкала
У всіх приладах, які були вигадані у 18 столітті, вимірювання температури зводилося до вимірювання довжини стовпчика води, спирту чи ртуті. Термометри працювали лише в обмеженому інтервалі температур. Речовини, що їх заповнюють, замерзали і кипіли, і цими термометрами не можна було вимірювати дуже низькі або дуже високі температури.
Шкала Цельсія точно встановлювала положення двох точок - 0 і 100 градусів, відстань між якими на шкалі була розбита на рівні частини. Але роль кожного поділу залишалася невизначеною. Потрібно було ще зрозуміти, що відбувається в тілі, коли ртуть у термометрі піднімається на один градус. Найпростіше було б припустити, що при цьому енергія тіла збільшується на одну й ту саму величину. Така величина, віднесена до одиниці маси тіла, називається питомою теплоємністю.
Абсолютна шкала температур
Одиниця температури виникла випадково – поставили число 100 у точці кипіння води. Цей акт мав важливі наслідки: у законі Клапейрона - Клаузіуса з'явилася нова постійна газова R=8,3157 джоуль/градус. Таке число виникло лише тому, що величина градуса була введена дуже давно і всі зміни, що відбуваються з газами, відносили за звичкою до досить випадково обраної шкали температур. Було б зручніше зараз змінити визначення градуса і прив'язати його до рівняння ідеальних газів. Для цього треба просто зменшити величину градуса в 8,3157 рази і вважати, що температура в такій «ідеально-газовій» шкалі:
Відкриття Лорда Кельвіна
Питанням про сенс температури зацікавився Томсон (згодом лорд Кельвін), який у 1848 р. виявив, що з теореми Карно можна зробити простий, але дуже важливий висновок. Кельвін зауважив, що й робота циклу Карно залежить лише від температур нагрівача і холодильника, це дозволяє встановити нову температурну шкалу яка залежить від властивостей робочого тіла.
Цикл Карно, якщо його можна провести між двома тілами, дозволяє визначити відношення температур цих двох тіл. Шкала температур певна таким чином називається абсолютною шкалою температур.Щоб сама абсолютна температура мала певне значення, треба вибрати якесь число однієї точки нової абсолютної шкали: одне чисельне значення температури має бути задано довільно. Після цього всі інші значення визначаються за допомогою циклу Карно.
На жаль, при всій красі теоретичної побудови шкали Кельвіна, практично реалізувати цикл Карно дуже важко. Важко реалізувати оборотний цикл, важко позбутися втрат.
Реальна шкала температур
Протягом багатьох років для температурної шкали вибиралося дві точки - температура плавлення льоду і температура кипіння води - і відстань з-поміж них ділилося на 100 частин, кожна з якої вважалася градусом. Таку шкалу з двома опорними точками було прийнято у всьому світі.
Але ця шкала мала, проте, великий недолік з погляду точності вимірів. Для неї треба було вміти точно відтворювати умови плавлення льоду, так і умови кипіння води. Простіше було обійтися однією опорною точкою, наприклад, точкою плавлення льоду, і вимірювати температуру по відношенню тисків, пов'язаних з відношенням температур рівнянням стану.
За одиницю опорну еталонну точку вибирається нині так звана потрійна точка води - температура, коли він здійснюють у рівновазі всі її фази: пар - вода - лід. Перехід до такої шкали пройшов майже непоміченим. Така реформа була проведена в 1954 р., і зараз на питання про те, за якої температури тане лід при нормальному тиску, треба відповідати «приблизно при 0».
Міжнародна шкала температур
Шкалу з однією опорною точкою неважко узгодити зі шкалою Кельвіна-Менделєєва, що базується на теоремі Карно. Термодинамічна шкала не змінюється якщо всі значення температур помножити на те саме число. Вибір опорної точки усуває цю неоднозначність.
Термодинамічною шкалою можна користуватися лише у спеціальних, добре обладнаних лабораторіях. У звичайних лабораторіях користуються шкалою, яка називається МПТШ68 (міжнародна практична температурна шкала, прийнята 1968 р.). У цій шкалі температура кипіння води дорівнює точно 100 градусів, крім того, є інші опорні точки, яким так само приписано певне значення температури.
Низькі температури
Інтерес до отримання низьких температур виник не лише з практичних міркувань. Фізиков давно цікавило питання, чи можна перетворити на рідину гази - такі, як повітря, кисень, водень. Початок цієї історії відноситься до 1877р.
У 1877 р. гірський інженер Кайете краплі рідкого ацетилену в лабораторній посудині, в якій несподівано відкрилася текти. Різке зниження тиску викликало утворення туману. Майже в ті ж дні Пікте з Женеви повідомив про послідовне, каскадне зниження різних газів, що завершилося отриманням рідкого кисню при температурі -140 градусів за Цельсієм і тиск 320 атмосфер.
Треба ще згадати Дьюарта. Який у 1898 р. отримав рідкий водень, знизивши температуру приблизно до 129 К. Нарешті у 1908 р. Камерлінг-Оннес у Голландії отримав рідкий гелій. Температура, яка була досягнута, тільки на 1 градус відрізнялася від абсолютного нуля.
У 1939 р. П.Л.Капица довів велику ефективність зріджувальних машин, у яких газ здійснює роботу з допомогою турбіни. Турбодетандери набули з того часу великого поширення. Він запропонував і конструкцію ефективної установки для зріджування гелію.
Список літератури
Едельман В.С. "Поблизу абсолютного нуля".1-М., 1987.
Детлаф А.А., Яворський Б.М., "Курс фізики". -М., 1989.
Трофімова Т.І. "Курс фізики". 1-М., 1990.
Смородинський Я.А. Температура. - М., 1987.
Текст взято із сайту: www.xreferat.ru
Мегалов А.
Температура – один із найважливіших показників, який застосовується у різних галузях природознавства та техніки. У фізиці та хімії її використовують як одну з основних характеристик рівноважного стану ізольованої системи, у метеорології – як головну характеристику клімату та погоди, у біології та медицині – як найважливішу величину, що визначає життєві функції.
Завантажити:
Попередній перегляд:
Щоб користуватися попереднім переглядом, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com
Попередній перегляд:
Щоб скористатися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com
Підписи до слайдів:
Презентацію на тему: «Історія винаходу термометрів» Презентацію виконав Учень МОУ «Гімназії №2» 10 «А» класу Мегалов Артем
Термоскоп Галілео Галілея у 1592 році Галілео Галілей створив термоскоп. Термоскоп являв собою невелику скляну кульку з припаяною скляною трубкою. Кульку нагрівали, а кінець трубки опускали у воду. Коли кулька охолоджувалась, тиск у ньому зменшувався, і вода у трубці під дією атмосферного тиску піднімалася на певну висоту вгору. При потеплінні рівень води трубки опускався вниз. Недоліком приладу було те, що по ньому можна було судити лише про відносний ступінь нагрівання або охолодження тіла, оскільки шкали ще не було.
Флорентійські термометри Пізніше флорентійські вчені вдосконалили термоскоп Галілея, додавши до нього шкалу з намистин і відкачавши з кульки повітря. У 17 столітті повітряний термоскоп був перетворений на спиртовий флорентійським ученим Торрічеллі. Прилад було перевернуто кулькою вниз, посудину з водою видалили, а трубку налили спирт. Дія приладу ґрунтувалася на розширенні спирту при нагріванні, тепер показання не залежали від атмосферного тиску. Це був один із перших рідинних термометрів. Флорентійський термометр
Дві крайні точки На той момент показання приладів ще не узгоджувалися, оскільки ніякої конкретної системи при градуюванні шкал не враховувалося. У 1694 році Карло Ренальдіні запропонував прийняти як дві крайні точки температуру танення льоду і температуру кипіння води.
Ртутний термометр Форенгейта У 1714 Д. Г. Фаренгейт виготовив ртутний термометр. На шкалі він позначив три фіксовані точки: 32°F – температура замерзання сольового розчину, 96°F – температура тіла людини, 212°F – температура кипіння води. Термометром Фаренгейта користувалися в англомовних країнах до 70-х років 20 століття, а США користуються і досі.
Шкала француза Реомюра Ще одну шкалу було запропоновано французьким ученим Реомюром у 1730 році. Він робив досліди зі спиртовим термометром і дійшов висновку, що шкала може бути побудована відповідно до теплового розширення спирту. Встановивши, що спирт, змішаний з водою в пропорції 5:1, розширюється відносно 1000:1080, учений запропонував використовувати шкалу від 0 до 80 градусів. Прийнявши за 0° температуру танення льоду, а за 80° температуру кипіння води за нормального атмосферного тиску.
Шкала Андерса Цельсія В 1742 Андерс Цельсій запропонував шкалу для ртутного термометра, в якій проміжок між крайніми точками був розділений на 100 градусів. При цьому спочатку температура кипіння води була позначена як 0°, а температура танення льоду як 100°. Однак у такому вигляді шкала виявилася не зручною, і пізніше астрономом М. Штремером та ботаніком К. Ліннеєм було прийнято рішення поміняти крайні точки місцями.
Різні термометри та шкали М. В. Ломоносовим було запропоновано рідинний термометр, що має шкалу зі 150. І. Г. Ламберту належить створення повітряного термометра зі шкалою 375 °, де за один градус приймалася одна тисячна частина розширення об'єму повітря. Були спроби створити термометр з урахуванням розширення твердих тіл. Так у 1747 р. голландець П. Мушенбруг використав розширення залізного бруска для вимірювання температури плавлення ряду металів.
Абсолютна шкала Кельвіна У температурних шкалах, про які йшлося вище, точка відліку була довільною. На початку 19 століття англійським вченим лордом Кельвіном було запропоновано абсолютну термодинамічну шкалу. Одночасно Кельвін обґрунтував поняття абсолютного нуля, позначивши їм температуру, за якої припиняється тепловий рух молекул. За Цельсієм це -273,15 °С.
Як було тоді така основна історія виникнення термометра та термометричних шкал. На сьогоднішній день використовуються термометри зі шкалою Цельсія, Фаренгейта (у США), а також зі шкалою Кельвіна у наукових дослідженнях
В даний час температуру вимірюють за допомогою приладів, дія яких заснована на різних термометричних властивостях рідин, газів і твердих тіл. Сьогодні існує безліч пристроїв, що застосовуються в промисловості, у побуті, у наукових дослідженнях – термометри розширення та лабораторне обладнання, термоелектричні та термометри опору, а також пірометричні термометри, що дозволяють вимірювати температуру безконтактним способом.
До винаходу такого повсякденного та простого для нашого повсякденного життя вимірювального приладу як термометр про тепловий стан люди могли судити лише за своїми безпосередніми відчуттями: тепло чи прохолодно, гаряче чи холодно.
Історія винаходу
Історія термодинаміки почалася, коли в 1592 Галілео Галілей створив перший прилад для спостережень за змінами температури, назвавши його термоскопом. Термоскоп являв собою невелику скляну кульку з припаяною скляною трубкою. Кульку нагрівали, а кінець трубки опускали у воду. Коли кулька охолоджувалась, тиск у ньому зменшувався, і вода у трубці під дією атмосферного тиску піднімалася на певну висоту вгору. При потеплінні рівень води трубки опускався вниз. Недоліком приладу було те, що по ньому можна було судити лише про відносний ступінь нагрівання або охолодження тіла, оскільки шкали ще не було.
Пізніше флорентійські вчені вдосконалили термоскоп Галілея, додавши до нього шкалу з намистин і відкачавши з кульки повітря.
У 17 столітті повітряний термоскоп був перетворений на спиртовий флорентійським ученим Торрічеллі. Прилад було перевернуто кулькою вниз, посудину з водою видалили, а трубку налили спирт. Дія приладу ґрунтувалася на розширенні спирту при нагріванні, тепер показання не залежали від атмосферного тиску. Це був один із перших рідинних термометрів.
На той момент показання приладів ще не узгоджувалися один з одним, оскільки жодної конкретної системи при градуюванні шкал не враховувалося. У 1694 році Карло Ренальдіні запропонував прийняти як дві крайні точки температуру танення льоду і температуру кипіння води.
У 1714 Д. Г. Фаренгейт виготовив ртутний термометр. На шкалі він позначив три фіксовані точки: нижня, 32°F – температура замерзання сольового розчину, 96° – температура тіла людини, верхня 212°F – температура кипіння води. Термометром Фаренгейта користувалися в англомовних країнах до 70-х років 20 століття, а США користуються і досі.
Ще одну шкалу було запропоновано французьким ученим Реомюром 1730 року. Він робив досліди зі спиртовим термометром і дійшов висновку, що шкала може бути побудована відповідно до теплового розширення спирту. Встановивши, що спирт, змішаний з водою в пропорції 5:1, розширюється відносно 1000:1080 при зміні температури від точки замерзання до точки кипіння води, вчений запропонував використовувати шкалу від 0 до 80 градусів. Прийнявши за 0 температуру танення льоду, а за 80 температуру кипіння води при нормальному атмосферному тиску.
1742 року шведський вчений Андрес Цельсій запропонував шкалу для ртутного термометра, в якій проміжок між крайніми точками був розділений на 100 градусів. При цьому спочатку температура кипіння води була позначена як 0 °, а температура танення льоду як 100 °. Однак у такому вигляді шкала виявилася не дуже зручною, і пізніше астрономом М. Штремером та ботаніком К. Ліннеєм було прийнято рішення поміняти крайні точки місцями.
М. В. Ломоносовим було запропоновано рідинний термометр, що має шкалу зі 150 поділами від точки плавлення льоду до точки кипіння води. І. Г. Ламберту належить створення повітряного термометра зі шкалою 375 °, де за один градус приймалася одна тисячна частина розширення обсягу повітря. Були спроби створити термометр з урахуванням розширення твердих тіл. Так у 1747 р. голландець П. Мушенбруг використав розширення залізного бруска для вимірювання температури плавлення ряду металів.
Наприкінці 18 століття кількість різних температурних шкал значно збільшилася. За даними "Пілометрії" Ламберта на той момент їх налічувалося 19.
Температурні шкали, про які йшлося вище, відрізняє те, що точку відліку для них було обрано довільно. На початку 19 століття англійським вченим лордом Кельвіном було запропоновано абсолютну термодинамічну шкалу. Одночасно Кельвін обґрунтував поняття абсолютного нуля, позначивши їм температуру, за якої припиняється тепловий рух молекул. Цельсієм це -273,15°С.
Види термометрів
Така основна історія виникнення термометра та термометричних шкал. На сьогоднішній день використовуються термометри зі шкалою Цельсія, Фаренгейта (у США), а також зі шкалою Кельвіна у наукових дослідженнях. В даний час температуру вимірюють за допомогою приладів, дія яких ґрунтується на різних термометричних властивостях рідин, газів та твердих тіл. І якщо у 18 столітті був справжній «бум» відкриттів у галузі систем вимірювання температури, то з минулого століття почалася нова пора відкриттів у галузі способів вимірювання температури. Сьогодні існує безліч пристроїв, що застосовуються в промисловості, у побуті, у наукових дослідженнях — термометри розширення та манометричні термометри, термоелектричні та термометри опору, а також пірометричні термометри, що дозволяють вимірювати температуру безконтактним способом.
