Wer erfand zuerst das moderne Thermometer. Wie wurde das Thermometer erfunden? Absolute Temperaturskala

Wir alle verwenden ein solches Gerät in unserem Leben oft als Thermometer, aber nur wenige Menschen kennen die Geschichte seiner Erfindung und Verbesserung. Es ist allgemein anerkannt, dass das Thermometer im fernen Jahr 1592 von Galileo Galilei erfunden wurde. Das Design des Thermoskops (so hieß das Thermometer damals) war primitiv (siehe Abbildung unten): Ein dünnes Glasröhrchen wurde an eine Glaskugel mit kleinem Durchmesser gelötet, die in eine Flüssigkeit getaucht wurde.

Die Luft in der Glaskugel wurde mit einem Brenner oder durch einfaches Reiben mit den Handflächen erhitzt, wodurch sie begann, die Flüssigkeit im Glasrohr zu verdrängen, wodurch der Grad der Temperaturerhöhung angezeigt wurde: Je höher die Lufttemperatur war in der Glaskugel wurde, je tiefer der Wasserspiegel im Rohr sank. Eine wichtige Rolle spielte das Verhältnis des Volumens der Kugel zum Durchmesser des Rohrs: Durch die Schaffung eines dünneren Rohrs konnten unbedeutende Temperaturänderungen in der Kugel verfolgt werden.

Später wurde das Design von Galileos Thermoskop von einem seiner Schüler, Fernando de Medici, fertiggestellt. Die Grundidee wurde beibehalten, aber Fernando nahm wesentliche Änderungen vor, die das Thermoskop eher zu einem modernen Quecksilberthermometer machten. Es wurden auch eine Glaskugel und ein dünnes Röhrchen verwendet (siehe Abbildung oben), aber jetzt wurde das Röhrchen nicht von unten, sondern von oben gelötet, und die Flüssigkeit wurde bereits in die Glaskugel gegossen, während das Röhrchen oben offen war . Eine Änderung der Temperatur der eingefüllten Flüssigkeit (damals wurde dafür Weinalkohol verwendet) führte zu einer Erhöhung ihres Füllstands im Rohr. Später wurden Teilungen an der Röhre angebracht, d.h. Die erste Kalibrierung des Thermometers wurde durchgeführt.

Seitdem ist viel Zeit vergangen, und in dieser Zeit wurde das Thermometer mehr als einmal verbessert und modernisiert. Dank jüngster Fortschritte auf dem Gebiet der Physik wurden neue Ansätze zur Temperaturmessung entwickelt. Heute sind verschiedene digitale Thermometer entstanden, die auf dem Prinzip einer Änderung des Widerstands einer Substanz bei einer Temperaturänderung (elektrische Thermometer) oder dem Prinzip einer Änderung der Helligkeitsstufe, des Spektrums und anderer Größen beruhen eine Temperaturänderung (optische Thermometer).

Ein Thermometer ist heute kaum noch wegzudenken. Die Außentemperatur können Sie natürlich dem Wetterbericht entnehmen. Aber wie bestimmt man die Wärme in einem Raum, Ofen, Trockenschrank oder Gewächshaus? Ohne Thermometer geht es nicht.

Es gibt mehrere Arten von ihnen:

flüssig;
mechanisch;
Gas;
elektrisch;
optisch.

Flüssig

Das Funktionsprinzip einer solchen Vorrichtung basiert auf dem Effekt der Ausdehnung oder Kontraktion einer Flüssigkeit, die einen Kolben füllt und ihr Volumen mit Schwankungen ihrer eigenen Temperatur ändert. Üblicherweise wird Quecksilber oder Alkohol hineingegossen, der subtil auf eine minimale Wärmeänderung in der Umgebung reagiert.

In der Medizin werden meist Quecksilberthermometer verwendet, in der Meteorologie werden sie jedoch mit Alkohol gefüllt, da sich die Quecksilbersäule bereits bei -38 Grad verfestigen kann.

Mechanisch

Das Funktionsprinzip dieses Gerätetyps basiert ebenfalls auf Expansion. Aber mit seiner Hilfe wird die Temperatur in Abhängigkeit von der Ausdehnung des Bimetallbandes oder der Metallspirale bestimmt.

Diese zeichnen sich durch hohe Genauigkeit aus, sie sind zuverlässig und einfach zu bedienen.

Sie werden zwar nicht als separates, unabhängiges Modell verwendet, sie werden jedoch normalerweise in automatisierten Systemen verwendet.

Gas

Das Gas-Temperaturmessgerät arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie das Flüssigkeitsgerät. Als Arbeitsstoff wird ein Inertgas verwendet.

Der Vorteil dieses Geräts ist, dass es Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt messen kann und sein Messbereich von -271 bis +1000 Grad reicht. Dies ist ein ziemlich komplexes Gerät, das selten in Labormessungen einbezogen wird.

Elektrisch

Der Betrieb eines solchen Messgerätes ist mit der Abhängigkeit des Widerstandes des verwendeten Leiters von der Temperatur verbunden. Es ist bekannt, dass der Widerstand beliebiger Metalle linear von der Höhe ihrer Wärme abhängt. Genauere Messungen können erhalten werden, indem Metallleiter durch Halbleiter ersetzt werden. Halbleiter werden jedoch in solchen Geräten praktisch nicht verwendet, da die Beziehung zwischen den Eigenschaften des Halbleiters und dem Wärmeniveau nicht linear ausgedrückt werden kann und es praktisch unmöglich ist, die Instrumentenskala zu kalibrieren.

Kupfer fungiert normalerweise als Leiter und zeigt Temperaturänderungen von -50 bis +180 Grad. Wenn wir ein anderes Arbeitsmetall nehmen, zum Beispiel Platin, wird sich sein Temperaturbereich erheblich erweitern und von -200 bis +750 Grad reichen. Solche elektrischen Thermosensoren werden in Laboren, an Versuchsständen oder in der Produktion eingesetzt.

Optisch

Mit optischen Instrumenten oder Pyrometern können Sie die Temperatur anhand der Leuchtkraft des Körpers, der Analyse seines Spektrums und einiger anderer Parameter ermitteln. Dies ist ein berührungsloses Gerät, das mit einer Genauigkeit von mehreren Grad den Wärmegrad im weitesten Bereich messen kann - von 100 bis 3000 Grad. Am häufigsten treffen wir in der Praxis auf Infrarot-Haushaltsthermometer. Solche Thermometer sind sehr praktisch, da Sie damit die Körpertemperatur einer Person sicher, schnell und genau bestimmen können.

Es gibt andere, ausgefeiltere Temperaturmessgeräte, wie z. B. faseroptische oder thermoelektrische. Dies sind sehr empfindliche Geräte, die die genauesten Messergebnisse praktisch ohne Fehler liefern.

Hilfreiche Ratschläge

Bis heute gibt es keine einzige Person, die ein solches Gerät nicht als Thermometer verwenden würde. Im Moment ist es eine häufige Erscheinung. Dies war jedoch nicht immer der Fall. Nur wenige wissen, was für ein langer und schwieriger Weg das Thermometer hatte. Die Geschichte seines Erscheinens reicht in die tiefe Vergangenheit.

Das erste Thermometer bzw. Thermoskop wurde in der Renaissance Ende des 16. Jahrhunderts erfunden. Sein Schöpfer war kein Geringerer als Galileo Galilei. Das Thermoskop war eine Glaskugel, an die eine Röhre gelötet war. Der italienische Physiker erhitzte die Kugel mit den Händen und drehte sie, dann senkte er das freie Ende des Glasrohrs in eine Schüssel mit getöntem Wasser oder Wein. Nachdem die Kugel abgekühlt war, nahm das darin enthaltene Luftvolumen erheblich ab und das Wasser stieg durch das Rohr. Der Unterschied zwischen einem Thermoskop und einem modernen Thermometer bestand darin, dass bei Galileis Erfindung Luft anstelle von Quecksilber expandierte.

Fast gleichzeitig mit Galileo, der noch nichts von seiner Entdeckung wusste, schuf Professor S. Santorio von der Universität Padua ein eigenes Gerät, mit dem es möglich war, die Temperatur des menschlichen Körpers zu messen.

Das Gerät war ziemlich sperrig und hatte auch die Form einer Kugel und ein längliches Wickelrohr, auf dem Unterteilungen gezeichnet waren. Das freie Ende des Röhrchens war mit farbiger Flüssigkeit gefüllt. Um die Temperatur zu messen, musste eine Person diese Kugel in den Mund nehmen oder sie mit den Händen erwärmen. Da das Santorio-Gerät sehr groß war, wurde es im Innenhof des Hauses installiert.

In Europa wurden zu Beginn des 18. Jahrhunderts sehr viele einzigartige Thermometer hergestellt. In den Niederlanden war beispielsweise der sogenannte "holländische" Thermometertyp weit verbreitet, der zwei Kugeln und eine Wickelhülse hatte. Die untere Kugel war mit Flüssigkeit gefüllt und die obere mit Luft.

Die Erfindung des ersten Thermometers, dessen Daten nicht durch Änderungen des Luftdrucks bestimmt wurden, fiel auf 1641. Ein solches Thermometer wurde unter Kaiser Ferdinand II. des Heiligen Römischen Reiches geschaffen, der nicht nur ein Förderer der Künste war, sondern auch der Autor vieler Geräte. Die Experimente des Physikers Toricelli mit mit Quecksilber gefüllten Barometern gaben Anstoß zur Verbesserung des von Galilei erfundenen Thermoskops. Dieses Gerät wurde einfach umgedreht, die Kugel mit getöntem Alkohol versetzt und das obere Ende des Röhrchens verlötet.

Der deutsche Physiker Otto von Guericke erfand bei der Erforschung der atmosphärischen Luft eine Reihe einzigartiger Thermometer, darunter das größte, das sieben Meter hoch war. Dieses originale Thermometer wurde an der Hauswand befestigt. Eine große Kupferkugel, die mit blauer Farbe bedeckt und mit goldenen Sternen verziert war, war mit Luft gefüllt. Ein von unten verschweißter Rohrkrümmer war teilweise mit Flüssigkeit gefüllt, der andere blieb offen. Bei heißem Wetter drückte die heiße Luft in der Glaskugel die Flüssigkeit aus dem Rohr, der Schwimmer begann zu steigen und der Engel fiel herunter, wodurch die entsprechende Teilung der Skala angezeigt wurde. Die niedrigste Division zeigte - "große Hitze" und die höchste, siebte - "große Kälte".

Damals gab es noch keine Einheitsskala, die wir heute verwenden. Wissenschaftler konnten lange Zeit keine Ausgangspunkte finden, zwischen denen die Entfernung gleichmäßig aufgeteilt werden müsste. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Schmelzpunkte von Eis und geschmolzener Butter zu berücksichtigen. Einige Zeit später, genauer gesagt 1714, erschien ein mehr oder weniger brauchbares Thermometer. Der Schöpfer eines solchen Thermometers war der deutsche Physiker Gabriel Fahrenheit.

Zunächst stellte Fahrenheit zwei Alkoholthermometer her, mit denen jedoch nur bedingt genaue Messungen durchgeführt werden konnten. Dann entschied sich der Physiker, Quecksilber im Thermometer zu verwenden. Eine solche Erfindung erwies sich als erfolgreicher. Bei Thermometern verwendete er mehrere Arten von Skalen, von denen die letzte auf drei Fixpunkten basierte. Der erste Punkt war die Temperatur der Zusammensetzung aus Wasser, Eis und Ammoniak, die mit 0 Grad gekennzeichnet war, der zweite war die Temperatur der Mischung aus Wasser und Eis, die mit 32 Grad gekennzeichnet war, und der dritte war der Siedepunkt von Wasser. Das waren 212 Grad. Diese Skala wurde später nach ihrem Schöpfer benannt. Die Fahrenheit-Skala wird noch heute in den Vereinigten Staaten und England verwendet.

Nach 30 Jahren begann der Astronom Anders Celsius, Experimente mit einem Quecksilberthermometer durchzuführen, um die Korrelation zwischen dem Schmelzpunkt von Schnee und dem Siedepunkt bei atmosphärischem Druck zu untersuchen. Celsius kam zu dem Schluss, dass es vernünftig wäre, den Abstand zwischen Punkten in 100-Intervalle zu unterteilen. Die Zahl 100 war der Schmelzpunkt von Eis und 0 der Siedepunkt von Wasser.

1860 schlug der englische Wissenschaftler William Kelvin jedoch ein neues Modell für die Temperaturskala vor. Die Temperatur von -273 Grad Celsius entsprach der kinetischen Energie Null der Moleküle. Da keine Substanz weiter gekühlt werden konnte, gilt die Temperatur von -273 Grad als „absoluter Nullpunkt“. In der Skala von William Kelvin wurde Null als Anfang genommen, und jede nachfolgende Teilung entsprach dem üblichen Grad. Eine solche Skala erwies sich als sehr praktisch, da mit ihrer Hilfe alle auf der Erde auftretenden Phänomene ziemlich vollständig dargestellt werden konnten.

In der Medizin wurde die Thermometrie viel später als in der Technik eingesetzt. Bereits 1861 hielt Karl Gerhard die Temperaturmessung für ein sehr schwer in die Praxis umzusetzendes und dauerhaft nutzbares Verfahren. Einige Zeit später kamen diese einfachen, aber sehr notwendigen Geräte aus Labors und Kliniken zu uns nach Hause - medizinische Thermometer, die der Wissenschaft würdig dienen und die menschliche Gesundheit schützen.

Original entnommen aus biboroda Geschichte des Thermometers: Wie wurde das erste Thermometer erfunden?

Am 29. März 1561 wurde der italienische Arzt Santorio geboren – einer der Erfinder des ersten Quecksilberthermometers, eines für die damalige Zeit neuartigen Apparates, auf den heute kein Mensch mehr verzichten kann.

Santorio war nicht nur Arzt, sondern auch Anatom und Physiologe. Er arbeitete in Polen, Ungarn und Kroatien, studierte aktiv den Atmungsprozess, die „unsichtbare Verdunstung“ von der Hautoberfläche und forschte auf dem Gebiet des menschlichen Stoffwechsels. Santorio führte Experimente an sich selbst durch und schuf, indem er die Eigenschaften des menschlichen Körpers untersuchte, viele Messinstrumente - ein Gerät zur Messung der Pulsationsstärke der Arterien, Waagen zur Überwachung von Veränderungen der menschlichen Masse und - das erste Quecksilberthermometer.

Drei Erfinder

Wer genau das Thermometer erfunden hat, ist heute schwer zu sagen. Die Erfindung des Thermometers wird vielen Wissenschaftlern gleichzeitig zugeschrieben - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte und Salomon de Caus. Dies liegt daran, dass viele Wissenschaftler gleichzeitig an der Entwicklung eines Geräts gearbeitet haben, mit dem die Temperatur von Luft, Boden, Wasser und einer Person gemessen werden kann.

Es gibt keine Beschreibung dieses Geräts in Galileos eigenen Schriften, aber seine Schüler bezeugten, dass er 1597 ein Thermoskop geschaffen hat - einen Apparat zum Anheben von Wasser durch Erhitzen. Das Thermoskop war eine kleine Glaskugel mit einem daran angelöteten Glasröhrchen. Der Unterschied zwischen einem Thermoskop und einem modernen Thermometer besteht darin, dass in Galileis Erfindung Luft anstelle von Quecksilber expandiert wird. Außerdem konnte er nur dazu verwendet werden, den relativen Grad der Erwärmung oder Abkühlung des Körpers zu beurteilen, da er noch keine Waage hatte.

Santorio von der Universität Padua schuf ein eigenes Gerät, mit dem es möglich war, die Temperatur des menschlichen Körpers zu messen, aber das Gerät war so sperrig, dass es im Hof des Hauses installiert wurde. Santorios Erfindung hatte die Form einer Kugel und einer länglichen Wickelröhre, auf der Unterteilungen gezeichnet waren, das freie Ende der Röhre war mit einer getönten Flüssigkeit gefüllt. Seine Erfindung ist auf das Jahr 1626 datiert.

1657 verbesserten Florentiner Wissenschaftler das Thermoskop von Galileo, insbesondere indem sie das Gerät mit einer Perlenwaage ausstatteten.

Später versuchten Wissenschaftler, das Gerät zu verbessern, aber alle Thermometer waren Luft, und ihre Messwerte hingen nicht nur von Änderungen der Körpertemperatur, sondern auch vom atmosphärischen Druck ab.

Die ersten Flüssigkeitsthermometer wurden 1667 beschrieben, aber sie platzten, wenn das Wasser gefror, also wurde Ethylalkohol zu ihrer Herstellung verwendet. Die Erfindung des Thermometers, dessen Daten nicht durch Änderungen des atmosphärischen Drucks bestimmt wurden, war auf die Experimente des Physikers Evangelista Torricelli, eines Schülers von Galileo, zurückzuführen. Als Ergebnis wurde das Thermometer mit Quecksilber gefüllt, umgedreht, der Kugel getönter Alkohol zugesetzt und das obere Ende des Rohrs verschlossen.

Einzelwaage und Quecksilber

Lange Zeit konnten Wissenschaftler keine Ansatzpunkte finden, deren Entfernung gleichmäßig aufgeteilt werden konnte.

Als Ausgangsdaten für die Skala wurden die Punkte des Auftauens von Eis und geschmolzener Butter, der Siedepunkt von Wasser und einige abstrakte Konzepte wie "ein signifikanter Kältegrad" vorgeschlagen.

Das Thermometer moderner Form, das sich am besten für den Hausgebrauch eignet, mit einer genauen Messskala wurde vom deutschen Physiker Gabriel Fahrenheit geschaffen. Er beschrieb seine Methode zur Herstellung eines Thermometers im Jahr 1723. Zunächst stellte Fahrenheit zwei Alkoholthermometer her, aber dann entschied sich der Physiker, Quecksilber im Thermometer zu verwenden. Die Fahrenheit-Skala basierte auf drei etablierten Punkten:

der erste Punkt war gleich null Grad - dies ist die Temperatur der Zusammensetzung von Wasser, Eis und Ammoniak;
die zweite, mit 32 Grad bezeichnet, ist die Temperatur der Mischung aus Wasser und Eis;
der dritte ist der Siedepunkt von Wasser, gleich 212 Grad.
Die Waage wurde später nach ihrem Schöpfer benannt.

Referenz
Heute ist die Celsius-Skala die gebräuchlichste, die Fahrenheit-Skala wird immer noch in den Vereinigten Staaten und England verwendet und die Kelvin-Skala wird in der wissenschaftlichen Forschung verwendet.
Aber der schwedische Astronom, Geologe und Meteorologe Anders Celsius stellte schließlich 1742 beide dauerhaften Punkte – schmelzendes Eis und kochendes Wasser – fest. Er teilte den Abstand zwischen den Punkten in 100er Intervalle ein, wobei 100 der Schmelzpunkt von Eis und 0 der Siedepunkt von Wasser war.

Heute wird die Celsius-Skala invertiert verwendet, d. h. 0 ° ist der Schmelzpunkt von Eis und 100 ° ist der Siedepunkt von Wasser.

Einer Version zufolge wurde die Waage von Zeitgenossen und Landsleuten, dem Botaniker Carl von Linné und dem Astronomen Morten Strömer, nach dem Tod von Celsius „umgedreht“, aber einer anderen zufolge drehte Celsius selbst seine Waage auf Anraten von Strömer.

1848 bewies der englische Physiker William Thomson (Lord Kelvin) die Möglichkeit, eine absolute Temperaturskala zu erstellen, bei der der Bezugspunkt der Wert des absoluten Nullpunkts ist: -273,15 °C – bei dieser Temperatur ist eine weitere Abkühlung von Körpern nicht mehr möglich .

Bereits Mitte des 18. Jahrhunderts wurden Thermometer zu einem Handelsgegenstand, und sie wurden von Handwerkern hergestellt, aber erst viel später, Mitte des 19. Jahrhunderts, kamen Thermometer in die Medizin.

Moderne Thermometer

Gab es im 18. Jahrhundert einen „Boom“ an Entdeckungen auf dem Gebiet der Temperaturmesssysteme, so wird heute verstärkt an Verfahren zur Temperaturmessung gearbeitet.

Der Anwendungsbereich von Thermometern ist extrem breit und von besonderer Bedeutung für das moderne menschliche Leben. Das Thermometer vor dem Fenster zeigt die Außentemperatur an, das Thermometer im Kühlschrank hilft bei der Qualitätskontrolle der Lebensmittelaufbewahrung, das Thermometer im Ofen hilft, die Temperatur beim Backen zu halten, und das Thermometer misst die Körpertemperatur und hilft, die Ursachen einzuschätzen von schlechter Gesundheit.
Das Thermometer ist die gebräuchlichste Art von Thermometer, und es ist eines, das in jedem Haushalt zu finden ist. Quecksilberthermometer, die einst eine glänzende Entdeckung von Wissenschaftlern waren, gehören jedoch allmählich als unsicher der Vergangenheit an. Quecksilberthermometer enthalten 2 Gramm Quecksilber und haben die höchste Genauigkeit bei der Temperaturbestimmung, aber Sie müssen nicht nur richtig damit umgehen, sondern auch wissen, was zu tun ist, wenn das Thermometer plötzlich kaputt geht.
Quecksilberthermometer werden durch elektronische oder digitale Thermometer ersetzt, die auf Basis eines eingebauten Metallsensors arbeiten. Es gibt auch spezielle Thermostreifen und Infrarot-Thermometer.

Drei Erfinder

Gewächshausthermometer, 1798. Foto: www.globallookpress.com

1657 verbesserten Florentiner Wissenschaftler das Thermoskop von Galileo, insbesondere indem sie das Gerät mit einer Perlenwaage ausstatteten.

Einzelwaage und Quecksilber

Lange Zeit konnten Wissenschaftler keine Ansatzpunkte finden, deren Entfernung gleichmäßig aufgeteilt werden konnte.

der erste Punkt war gleich null Grad - dies ist die Temperatur der Zusammensetzung von Wasser, Eis und Ammoniak;
die zweite, mit 32 Grad bezeichnet, ist die Temperatur der Mischung aus Wasser und Eis;
der dritte ist der Siedepunkt von Wasser, gleich 212 Grad.

Die Waage wurde später nach ihrem Schöpfer benannt.

Heute ist die Celsius-Skala die gebräuchlichste, die Fahrenheit-Skala wird immer noch in den Vereinigten Staaten und England verwendet und die Kelvin-Skala wird in der wissenschaftlichen Forschung verwendet.

Aber der schwedische Astronom, Geologe und Meteorologe Anders Celsius stellte schließlich 1742 beide dauerhaften Punkte – schmelzendes Eis und kochendes Wasser – fest. Er teilte den Abstand zwischen den Punkten in 100er Intervalle ein, wobei 100 der Schmelzpunkt von Eis und 0 der Siedepunkt von Wasser war.

Heute wird die Celsius-Skala invertiert verwendet, d. h. 0 ° ist der Schmelzpunkt von Eis und 100 ° ist der Siedepunkt von Wasser.

Moderne Thermometer

Gab es im 18. Jahrhundert einen „Boom“ an Entdeckungen auf dem Gebiet der Temperaturmesssysteme, so wird heute verstärkt an Verfahren zur Temperaturmessung gearbeitet.

Quecksilberthermometer werden durch elektronische oder digitale Thermometer ersetzt, die auf Basis eines eingebauten Metallsensors arbeiten. Es gibt auch spezielle Thermostreifen und Infrarot-Thermometer.