Cine a fost primul care a creat un termometru modern? Cum a fost inventat termometrul? Scala de temperatură absolută

Cu toții folosim adesea un astfel de dispozitiv ca termometru în viața noastră, dar puțini oameni cunosc istoria inventării și îmbunătățirii acestuia. Este general acceptat că termometrul a fost inventat de Galileo Galilei încă din 1592. Designul termoscopului (așa se numea termometrul atunci) a fost primitiv (vezi figura de mai jos): un tub subțire de sticlă a fost lipit la o bilă de sticlă de diametru mic și plasat într-un lichid.

Aer înăuntru bila de sticla folosind un arzător sau pur și simplu frecându-l cu palmele, acesta a fost încălzit, drept urmare a început să deplaseze lichidul în tubul de sticlă, arătând astfel gradul de creștere a temperaturii: cu cât temperatura aerului din bila de sticlă a devenit mai mare. , cu atât nivelul apei din tub scade mai jos. Un rol important l-a jucat raportul dintre volumul mingii și diametrul tubului: prin crearea unui tub mai subțire, a fost posibilă monitorizarea mai multor modificări minore de temperatură în minge.

Ulterior, designul termoscopului lui Galileo a fost modificat de unul dintre studenții săi, Fernando Medici. Ideea de bază a rămas aceeași, dar Fernando a făcut schimbări semnificative care au făcut termoscopul mai asemănător cu un termometru modern cu mercur. S-au folosit și o minge de sticlă și un tub subțire (vezi figura de mai sus), dar acum tubul a fost lipit nu de jos, ci de sus, iar lichidul a fost turnat în bila de sticlă, în timp ce partea superioară a tubului era deschisă. . Modificarea temperaturii lichidului turnat (la acea vreme se folosea alcool de vin) a dus la o creștere a nivelului acestuia în tub. Ulterior, s-au aplicat diviziuni tubului, adică. Termometrul a fost mai întâi calibrat.

A trecut mult timp de atunci, iar în această perioadă termometrul a fost îmbunătățit și modernizat de mai multe ori. Progresele recente în domeniul fizicii au permis dezvoltarea de noi abordări pentru măsurarea temperaturii. Astăzi, au fost create diverse termometre digitale, care se bazează pe principiul modificării rezistenței unei substanțe cu o schimbare a temperaturii (termometre electrice) sau pe principiul modificării nivelului de luminozitate, spectru și alte cantități cu schimbarea temperaturii. (termometre optice).

Astăzi este aproape imposibil să ne imaginăm viața fără termometru. Desigur, puteți afla despre temperatura de afară din buletinul meteo. Dar cum puteți determina nivelul de căldură într-o cameră, cuptor, cameră de uscare sau seră? Nu există nicio modalitate de a face acest lucru fără un termometru.

Există mai multe tipuri:

• lichid;
• mecanic;
• gaz;
• electric;
• optic.

Lichid

Principiul de funcționare al unui astfel de dispozitiv se bazează pe efectul de dilatare sau compresie a unui lichid care umple un balon și își modifică volumul pe măsură ce propria sa temperatură fluctuează. De obicei, se toarnă în el mercur sau alcool, care reacționează subtil la modificări minime de căldură din mediu.

În medicină, se folosesc de obicei termometrele cu mercur, dar în meteorologie sunt umplute cu alcool, deoarece coloana de mercur poate îngheța la -38 de grade.

Mecanic

Principiul de funcționare al dispozitivului de acest tip se bazează și pe expansiune. Dar cu ajutorul ei, temperatura este determinată în funcție de expansiunea benzii bimetalice sau a spiralei metalice.

Acestea se caracterizează prin precizie ridicată, sunt fiabile și ușor de utilizat.

Ca separat model independent Cu toate acestea, ele nu sunt utilizate de obicei în sisteme automate.

Gaz

Contorul de temperatură de tip gaz funcționează pe același principiu ca și dispozitivul de lichid. Utilizează niște gaz inert ca substanță de lucru.

Avantajul acestui dispozitiv este că poate măsura temperaturi care se apropie de zero absolut, iar domeniul său de măsurare variază de la -271 la +1000 de grade. Acesta este un dispozitiv destul de complex, care este rar utilizat în măsurătorile de laborator.

Electric

Funcționarea unui astfel de dispozitiv de măsurare este legată de dependența de temperatură a rezistenței conductorului utilizat. Se știe că rezistența oricăror metale depinde liniar de nivelul căldurii lor. Măsurători mai precise pot fi obținute prin înlocuirea conductorilor metalici cu semiconductori. Cu toate acestea, semiconductorii practic nu sunt utilizați în astfel de dispozitive, deoarece relația dintre caracteristicile semiconductorului și nivelul de căldură nu poate fi exprimată liniar și este aproape imposibil să calibrați scala instrumentului.

Cuprul acționează de obicei ca un conductor, prezentând schimbări de temperatură de la -50 la +180 de grade. Dacă luăm un alt metal de lucru, de exemplu, platina, atunci intervalul său de temperatură se va extinde semnificativ și va fi de la -200 la +750 de grade. Astfel de senzori termici electrici sunt utilizați în laboratoare, la standuri experimentale sau în producție.

Optic

Instrumentele optice sau pirometrele vă permit să aflați temperatura după nivelul de luminozitate al unui corp, analiza spectrului său și alți parametri. Acesta este un dispozitiv fără contact capabil să măsoare, cu o precizie de câteva grade, nivelul de căldură într-o gamă largă - de la 100 la 3000 de grade. Cel mai adesea în practică întâlnim termometre de uz casnic cu infraroșu. Astfel de termometre sunt foarte convenabile, deoarece vă permit să determinați în siguranță, rapid și precis temperatura corpului unei persoane.

Există și alte contoare de temperatură, mai complexe, precum fibra optică sau termoelectrică. Acestea sunt instrumente foarte sensibile care oferă cele mai precise rezultate de măsurare, practic fără erori.

Sfaturi utile

Astăzi nu există o singură persoană care să nu folosească un astfel de dispozitiv ca termometru. Momentan este o întâmplare comună. Cu toate acestea, nu a fost întotdeauna cazul. Puțini oameni știu ce călătorie lungă și dificilă a avut termometrul. Istoria apariției sale merge adânc în trecut.

Primul termometru, sau mai degrabă termoscop, a fost inventat în timpul Renașterii în sfârşitul XVI-lea secol. Creatorul său a fost nimeni altul decât Galileo Galilei. Termoscopul era o bilă de sticlă la care era lipit un tub. Încălzind mingea cu mâinile și întorcând-o, fizicianul italian a coborât capătul liber al tubului de sticlă într-un vas cu apă colorată sau vin. După ce mingea s-a răcit, volumul de aer pe care îl conținea a scăzut semnificativ, iar apa a urcat prin tub. Diferența dintre un termoscop și un termometru modern a fost că, în invenția lui Galileo, în loc de mercur, aerul sa extins.

Aproape concomitent cu Galileo, neștiind încă despre descoperirea sa, profesorul S. Santorio de la Universitatea din Padova și-a creat propriul aparat cu ajutorul căruia se putea măsura temperatura. corpul uman.

Dispozitivul era destul de voluminos și avea, de asemenea, forma unei bile și a unui tub de înfășurare alungit pe care erau desenate diviziuni. Capătul liber al tubului a fost umplut cu lichid colorat. Pentru a măsura temperatura, o persoană trebuia să ia această minge în gură sau să o încălzească cu mâinile. Deoarece dispozitivul lui Santorio era foarte mare, a fost instalat în curtea casei.

În Europa la începutul secolului al XV-lea, foarte număr mare termometre unice. De exemplu, în Țările de Jos, așa-numitul termometru de tip „olandez”, care avea două bile și un tub de înfășurare, era larg răspândit. Bila inferioară a fost umplută cu lichid, iar bila superioară a fost umplută cu aer.

Invenția primului termometru, ale cărui date nu au fost determinate de modificări presiunea atmosferică, a avut loc în 1641. Un astfel de termometru a fost creat sub Sfântul Împărat Roman, Ferdinand al II-lea, care nu a fost doar un patron al artelor, ci și autorul multor instrumente. Experimentele fizicianului Toricelli cu barometre pline cu mercur au dat un impuls îmbunătățirii termoscopului, care a fost inventat de Galileo. Acest dispozitiv a fost pur și simplu răsturnat, s-a adăugat alcool colorat la minge și capătul superior al tubului a fost sigilat.

Fizicianul german Otto von Guericke, explorând aerul atmosferic, a inventat o serie de termometre unice, inclusiv cel mai mare, a căror înălțime era de șapte metri. Acest termometru original a fost atașat de peretele casei. O minge mare de cupru, acoperită cu vopsea albastră și decorată cu stele aurii, era umplută cu aer. Un cot al tubului, sudat de jos, a fost parțial umplut cu lichid, în timp ce celălalt a rămas deschis. Pe vreme caldă, aerul fierbinte din bila de sticlă a împins lichidul din tub, plutitorul a început să se ridice, iar îngerul a căzut, arătând astfel diviziunea corespunzătoare a scalei. Divizia cea mai de jos a arătat „căldură mare”, iar cea mai înaltă, a șaptea divizie, a arătat „frig mare”.

La acea vreme, scara unică pe care o folosim astăzi nu exista. Oamenii de știință pentru o lungă perioadă de timp nu au putut găsi puncte de plecare, distanța dintre care ar trebui împărțită uniform. Ei au sugerat să se ia în considerare, de exemplu, punctele de dezgheț ale gheții și ale apei topite. unt. După ceva timp, mai exact în 1714, a apărut un termometru mai mult sau mai puțin utilizabil. Creatorul unui astfel de termometru a fost fizicianul german Gabriel Fahrenheit.

Inițial, Fahrenheit a creat două termometre cu alcool, dar datorită acestora s-au putut face doar măsurători precise condiționat. Apoi, fizicianul a decis să folosească mercur în termometru. Această invenție s-a dovedit a avea mai mult succes. În termometre a folosit mai multe tipuri de cântare, ultimul dintre care se baza pe trei puncte stabilite. Primul punct a fost temperatura compoziției apei, gheții și amoniacului, care a fost marcată cu 0 grade, al doilea a fost temperatura amestecului de apă și gheață, desemnată 32 de grade, iar al treilea a fost punctul de fierbere al apei, care era 212 grade. Această scară a fost numită ulterior după creatorul ei. Scara Fahrenheit este încă folosită în SUA și Anglia.

După 30 de ani, astronomul Anders Celsius a început să efectueze experimente cu un termometru cu mercur pentru a studia corelația dintre punctul de topire al zăpezii și punctul de fierbere din presiunea atmosferică. Celsius a ajuns la concluzia că ar fi rațional să se împartă distanța dintre puncte în 100 de intervale. Cifra 100 a marcat punctul de topire al gheții, iar 0 punctul de fierbere al apei.

Cu toate acestea, în 1860, omul de știință englez William Kelvin a propus un nou model al scalei de temperatură. O temperatură de -273 de grade Celsius corespundea energiei cinetice zero a moleculelor. Deoarece nicio substanță nu poate fi răcită în continuare, o temperatură de -273 de grade este considerată „zero absolut”. În scara lui William Kelvin, zero a fost luat drept început și fiecare diviziune ulterioară a fost egală cu un grad obișnuit. Această scară s-a dovedit a fi foarte convenabilă, deoarece cu ajutorul ei a fost posibilă afișarea completă a tuturor fenomenelor care au loc pe Pământ.

În medicină, termometria a început să fie folosită mult mai târziu decât în ​​tehnologie. Încă din 1861, Karl Gerhard credea că măsurarea temperaturii era o procedură foarte dificil de introdus în practică și de utilizare regulată. După ceva timp, acestea sunt simple, dar foarte echipamentul necesar- termometre medicale care servesc demn științei și protejează sănătatea umană.

Original preluat din biboroda în Istoria creării termometrului: cum a fost inventat primul termometru?

La 29 martie 1561 s-a născut medicul italian Santorio - unul dintre inventatorii primului termometru cu mercur, un dispozitiv care a reprezentat o inovație pentru acea vreme și de care nimeni nu se poate lipsi astăzi.

Santorio nu a fost doar medic, ci și anatomist și fiziolog. A lucrat în Polonia, Ungaria și Croația, a studiat activ procesul de respirație, „evaporările invizibile” de la suprafața pielii și a efectuat cercetări în domeniul metabolismului uman. Santorio a efectuat experimente pe sine și, studiind trăsăturile corpul uman, a creat multe instrumente de măsurare- un dispozitiv pentru măsurarea forței de pulsație a arterelor, cântare pentru monitorizarea modificărilor greutății umane și - primul termometru cu mercur.

Trei inventatori

Este destul de greu de spus astăzi cine a creat exact termometrul. Invenția termometrului este atribuită multor oameni de știință simultan - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte și Salomon de Caus. Acest lucru se datorează faptului că mulți oameni de știință au lucrat simultan la crearea unui dispozitiv care ar ajuta la măsurarea temperaturii aerului, a solului, a apei și a oamenilor.

Nu există o descriere a acestui dispozitiv în propriile scrieri ale lui Galileo, dar studenții săi au mărturisit că în 1597 a creat un termoscop - un aparat pentru ridicarea apei folosind căldură. Termoscopul era o minge mică de sticlă cu un tub de sticlă lipit de ea. Diferența dintre un termoscop și un termometru modern este că, în invenția lui Galileo, în loc de mercur, aerul sa expandat. De asemenea, putea fi folosit doar pentru a judeca gradul relativ de încălzire sau răcire a corpului, deoarece nu avea încă o scară.

Santorio de la Universitatea din Padova și-a creat propriul aparat cu ajutorul căruia se putea măsura temperatura corpului uman, dar aparatul era atât de voluminos încât a fost instalat în curtea unei case. Invenția lui Santorio avea forma unei bile și a unui tub de înfășurare alungit pe care erau desenate diviziuni, capătul liber al tubului era umplut cu un lichid colorat. Invenția sa datează din 1626.

În 1657, oamenii de știință florentini au îmbunătățit termoscopul Galileo, în special prin echiparea dispozitivului cu o cântar de mărgele.

Mai târziu, oamenii de știință au încercat să îmbunătățească dispozitivul, dar toate termometrele erau de aer, iar citirile lor depindeau nu numai de schimbările temperaturii corpului, ci și de presiunea atmosferică.

Primele termometre lichide au fost descrise în 1667, dar au spart dacă apa îngheța, așa că au început să folosească alcool de vin pentru a le crea. Invenția unui termometru, ale cărui date nu ar fi determinate de modificările presiunii atmosferice, a avut loc datorită experimentelor fizicianului Evangelista Torricelli, un student al lui Galileo. Ca urmare, termometrul a fost umplut cu mercur, răsturnat, s-a adăugat alcool colorat la minge, iar capătul superior al tubului a fost sigilat.

O singură scară și mercur

Multă vreme, oamenii de știință nu au putut găsi puncte de plecare, distanța dintre care ar putea fi împărțită în mod egal.

Datele inițiale pentru scară au fost punctele de dezghețare ale gheții și untului topit, punctul de fierbere al apei și câteva concepte abstracte precum „un grad semnificativ de frig”.

Termometru formă modernă, cel mai potrivit pentru uz casnic, cu o scară de măsurare precisă a fost creat de fizicianul german Gabriel Fahrenheit. El a descris metoda sa de a crea un termometru în 1723. Inițial, Fahrenheit a creat două termometre cu alcool, dar apoi fizicianul a decis să folosească mercur în termometru. Scala Fahrenheit s-a bazat pe trei puncte stabilite:

primul punct a fost egal cu zero grade - aceasta este temperatura compoziției apei, gheții și amoniacului;
a doua, desemnată 32 de grade, este temperatura amestecului de apă și gheață;
al treilea, punctul de fierbere al apei, era de 212 grade.
Cântarul a fost numit ulterior după creatorul său.

Referinţă
Astăzi, cea mai comună este scara Celsius, scara Fahrenheit este încă folosită în SUA și Anglia, iar scara Kelvin este folosită în cercetarea științifică.
Dar astronomul, geologul și meteorologul suedez Anders Celsius a fost cel care a stabilit în cele din urmă ambele puncte constante - topirea gheții și fierberea apei - în 1742. El a împărțit distanța dintre puncte în 100 de intervale, numărul 100 marcând punctul de topire al gheții și 0 punctul de fierbere al apei.

Astăzi, scara Celsius este folosită inversată, adică punctul de topire al gheții este luat ca 0°, iar punctul de fierbere al apei ca 100°.

Potrivit unei versiuni, cântarul a fost „întors” de către contemporanii și compatrioții săi, botanistul Carl Linnaeus și astronomul Morten Stremer, după moartea lui Celsius, dar, potrivit unei alte, Celsius însuși și-a răsturnat cântarul la sfatul lui Stremer.

În 1848, fizicianul englez William Thomson (Lord Kelvin) a dovedit posibilitatea creării unei scale de temperatură absolută, unde punctul de referință este valoarea zero absolut: -273,15 ° C - la această temperatură nu mai este posibilă răcirea ulterioară a corpurilor.

Deja la mijlocul secolului al XVIII-lea, termometrele au devenit un articol comercial și erau fabricate de artizani, dar termometrele au intrat în medicină mult mai târziu, la mijlocul secolului al XIX-lea.

Termometre moderne

Dacă în secolul al XVIII-lea a existat un „boom” al descoperirilor în domeniul sistemelor de măsurare a temperaturii, astăzi se lucrează din ce în ce mai mult pentru a crea metode de măsurare a temperaturii.

Domeniul de aplicare al termometrelor este extrem de larg și are sens special Pentru viata moderna persoană. Un termometru din afara ferestrei raportează temperatura de afară, un termometru din frigider ajută la controlul calității depozitării alimentelor, un termometru din cuptor vă permite să mențineți temperatura atunci când coaceți, iar un termometru măsoară temperatura corpului și ajută la evaluarea cauzelor slabei. sănătate.
Un termometru este cel mai comun tip de termometru și este cel care poate fi găsit în fiecare casă. Cu toate acestea, termometrele cu mercur, care au fost cândva o descoperire strălucitoare de către oamenii de știință, devin acum treptat un lucru din trecut ca fiind nesigure. Termometrele cu mercur conțin 2 grame de mercur și au cea mai mare precizie în determinarea temperaturii, dar nu trebuie doar să le manipulați corect, ci și să știți ce să faceți dacă termometrul se rupe brusc.
A înlocui termometre cu mercur Există termometre electronice sau digitale care funcționează pe baza unui senzor metalic încorporat. Există, de asemenea, benzi termice speciale și termometre cu infraroșu.

Santorio nu a fost doar medic, ci și anatomist și fiziolog. A lucrat în Polonia, Ungaria și Croația, a studiat activ procesul de respirație, „evaporările invizibile” de la suprafața pielii și a efectuat cercetări în domeniul metabolismului uman. Santorio a efectuat experimente pe sine și, studiind caracteristicile corpului uman, a creat multe instrumente de măsurare - un dispozitiv pentru măsurarea forței de pulsație a arterelor, cântare pentru monitorizarea modificărilor greutății umane și primul termometru cu mercur.

Trei inventatori

Este destul de greu de spus astăzi cine a creat exact termometrul. Invenția termometrului este atribuită multor oameni de știință simultan - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte și Salomon de Caus. Acest lucru se datorează faptului că mulți oameni de știință au lucrat simultan la crearea unui dispozitiv care ar ajuta la măsurarea temperaturii aerului, a solului, a apei și a oamenilor.

Nu există o descriere a acestui dispozitiv în propriile scrieri ale lui Galileo, dar studenții săi au mărturisit că în 1597 a creat un termoscop - un aparat pentru ridicarea apei folosind căldură. Termoscopul era o minge mică de sticlă cu un tub de sticlă lipit de ea. Diferența dintre un termoscop și un termometru modern este că, în invenția lui Galileo, în loc de mercur, aerul sa expandat. De asemenea, putea fi folosit doar pentru a judeca gradul relativ de încălzire sau răcire a corpului, deoarece nu avea încă o scară.

Termometru de seră, 1798. Foto: www.globallookpress.com

Santorio de la Universitatea din Padova și-a creat propriul aparat cu ajutorul căruia se putea măsura temperatura corpului uman, dar aparatul era atât de voluminos încât a fost instalat în curtea unei case. Invenția lui Santorio avea forma unei bile și a unui tub de înfășurare alungit pe care erau desenate diviziuni, capătul liber al tubului era umplut cu un lichid colorat. Invenția sa datează din 1626.

În 1657, oamenii de știință florentini au îmbunătățit termoscopul Galileo, în special prin echiparea dispozitivului cu o cântar de mărgele.

Mai târziu, oamenii de știință au încercat să îmbunătățească dispozitivul, dar toate termometrele erau de aer, iar citirile lor depindeau nu numai de schimbările temperaturii corpului, ci și de presiunea atmosferică.

Primele termometre lichide au fost descrise în 1667, dar au spart dacă apa îngheța, așa că au început să folosească alcool de vin pentru a le crea. Invenția unui termometru, ale cărui date nu ar fi determinate de modificările presiunii atmosferice, a avut loc datorită experimentelor fizicianului Evangelista Torricelli, un student al lui Galileo. Ca urmare, termometrul a fost umplut cu mercur, răsturnat, s-a adăugat alcool colorat la minge, iar capătul superior al tubului a fost sigilat.

O singură scară și mercur

Multă vreme, oamenii de știință nu au putut găsi puncte de plecare, distanța dintre care ar putea fi împărțită în mod egal.

Datele inițiale pentru scară au fost punctele de dezghețare ale gheții și untului topit, punctul de fierbere al apei și câteva concepte abstracte precum „un grad semnificativ de frig”.

Un termometru de formă modernă, cel mai potrivit pentru uz casnic, cu o scală de măsurare precisă a fost creat de fizicianul german Gabriel Fahrenheit. El a descris metoda sa de a crea un termometru în 1723. Inițial, Fahrenheit a creat două termometre cu alcool, dar apoi fizicianul a decis să folosească mercur în termometru. Scara Fahrenheit s-a bazat pe trei puncte stabilite:

• primul punct a fost egal cu zero grade - aceasta este temperatura compoziției apei, gheții și amoniacului;
• a doua, desemnată 32 de grade, este temperatura amestecului de apă și gheață;
• al treilea, punctul de fierbere al apei, era de 212 grade.

Cântarul a fost numit ulterior după creatorul său.

Astăzi, cea mai comună este scara Celsius, scara Fahrenheit este încă folosită în SUA și Anglia, iar scara Kelvin este folosită în cercetarea științifică.

Dar astronomul, geologul și meteorologul suedez Anders Celsius a fost cel care a stabilit în cele din urmă ambele puncte constante - topirea gheții și fierberea apei - în 1742. El a împărțit distanța dintre puncte în 100 de intervale, numărul 100 marcând punctul de topire al gheții și 0 punctul de fierbere al apei.

Astăzi, scara Celsius este folosită inversată, adică punctul de topire al gheții este luat ca 0°, iar punctul de fierbere al apei ca 100°.

Potrivit unei versiuni, cântarul a fost „întors” de către contemporanii și compatrioții săi, botanistul Carl Linnaeus și astronomul Morten Stremer, după moartea lui Celsius, dar, potrivit unei alte, Celsius însuși și-a răsturnat cântarul la sfatul lui Stremer.

În 1848, fizicianul englez William Thomson (Lord Kelvin) a dovedit posibilitatea creării unei scale de temperatură absolută, unde punctul de referință este valoarea zero absolut: -273,15 ° C - la această temperatură nu mai este posibilă răcirea ulterioară a corpurilor.

Deja la mijlocul secolului al XVIII-lea, termometrele au devenit un articol comercial și erau fabricate de artizani, dar termometrele au intrat în medicină mult mai târziu, la mijlocul secolului al XIX-lea.

Termometre moderne

Dacă în secolul al XVIII-lea a existat un „boom” al descoperirilor în domeniul sistemelor de măsurare a temperaturii, astăzi se lucrează din ce în ce mai mult pentru a crea metode de măsurare a temperaturii.

Termometrele cu mercur sunt înlocuite cu termometre electronice sau digitale, care funcționează pe baza unui senzor din metal încorporat. Există, de asemenea, benzi termice speciale și termometre cu infraroșu.