Кто изобрел ртутный термометр. Термометры. История возникновения (историческая справка, дополнительный материал к уроку)

Термометры. История возникновения.

До изобретения такого обыденного и простого для нашей повседневной жизни измерительного прибора как термометр о тепловом состоянии люди могли судить только по своим непосредственным ощущениям: тепло или прохладно, горячо или холодно.

Для того, чтобы термометры, чьи степени были точно и удобно сопоставимы в каждой стране, было бы необходимо, чтобы саванцы согласились на выбор духа, чтобы они требовали, чтобы все термометры были заполнены теми, которые они бы оценили. наиболее подходящий, их выбор не должен падать, как мне кажется, на очень выпрямленном духе вина, мы не можем оправиться от такого целого, у которого расширение между нашими двумя терминами - 32 меры на 400, слабее тех, которые обычно обнаруживаются: всегда было бы легко иметь такое или вернуть к тому условию тех, кто был бы сильнее.

История термодинамики началась, когда в 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за изменениями температуры, назвав его термоскопом. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец трубки опускали в воду. Когда шарик охлаждался, давление в нем уменьшалось, и вода в трубке под действием атмосферного давления поднималась на определенную высоту вверх. При потеплении уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком прибора было то, что по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него еще не было.

Восемь мер дилатации, которые он дает из 100, - это число, которое легко разделить, вот что заставило меня использовать его до тех пор, пока не придет больше для другого, или сильнее или слабее. Но каков бы ни был дух вина, в пользу которого он определен, никто не сможет написать свою степень растяжимости на доске термометра.

Немного дальше Ракумер опровергает утверждение Таглини о том, что, поскольку вода не кипит при той же температуре, ее точка кипения не может использоваться в качестве эталона для термометрического масштаба. Более того, два физика высказывали справедливые, хотя, видимо, противоречивые мнения: первый признал неявно, что атмосферное давление было неизменным, а второе, не осознавая этого, предусмотрело противоположную гипотезу.

Позднее флорентийские ученые усовершенствовали термоскоп Галилея, добавив к нему шкалу из бусин и откачав из шарика воздух.

В 17 веке воздушный термоскоп был преобразован в спиртовой флорентийским ученым Торричелли. Прибор был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на расширении спирта при нагревании, - теперь показания не зависели от атмосферного давления. Это был один из первых жидкостных термометров.

Обнаружил постоянство температуры. Затем он интересуется условиями, которые должны выполняться, чтобы термометр быстро находился в тепловом равновесии с окружающей средой. Поскольку это зависит от доли диаметра шара от диаметра шарика, это также можно найти в больших шаровых термометрах и в небольших шаровых термометрах. Но в термометрах есть еще одна чувствительность, которая сама по себе заслуживает этого имени; он действительно состоит в более изысканном ощущении, потому что термометр, более чувствительный, чем другой, к изменениям горячего и холодного, учит нас скорее тем, которые были сделаны в воздухе. такая чувствительность к людям с Духом Вина; воздух получает впечатления от тепла и холода быстрее, чем самый исправившийся Дух вина может получить их.

На тот момент показания приборов еще не согласовывались друг с другом, поскольку никакой конкретной системы при градуировке шкал не учитывалось. В 1694 году Карло Ренальдини предложил принять в качестве двух крайних точек температуру таяния льда и температуру кипения воды.

В 1714 году Д. Г. Фаренгейт изготовил ртутный термометр. На шкале он обозначил три фиксированные точки: нижняя, 32°F - температура замерзания солевого раствора, 96° -температура тела человека, верхняя 212° F - температура кипения воды. Термометром Фаренгейта пользовались в англоязычных странах вплоть до 70-х годов 20 века, а в США пользуются и до сих пор.

Проходы от холода до жара часто настолько внезапны, воздух, который нас окружает, остается так мало времени в одном и том же состоянии, что даже можно полагать, что термометры с меньшими шарами дают очень редко все время. степень холода или теплоту воздуха, и этот недостаток еще больше для термометров с большими шариками.

Но средство, которое может быть устранено этим дефектом термометров Большого шара, очень просто: ничто не требует, чтобы часть, которую мы называем Бал Термометра, была шаром. Все, что необходимо, - это то, что оно обладает определенной способностью. Ему дается форма сплющенного ящика или линзы, стены которой оставляют расстояние меньше диаметра шариков малых термометров, а затем мы сделаем термометры с большими трубами. как чувствительные, и даже более чувствительные, чем те, которые малы.

Еще одна шкала была предложена французским ученым Реомюром в 1730 году. Он делал опыты со спиртовым термометром и пришел к выводу, что шкала может быть построена в соответствии с тепловым расширением спирта. Установив, что применяемый им спирт, смешанный с водой в пропорции 5:1, расширяется в отношении 1000:1080 при изменении температуры от точки замерзания до точки кипения воды, ученый предложил использовать шкалу от 0 до 80 градусов. Приняв за 0° температуру таяния льда, а за 80° температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Наконец, вместо того, чтобы брать шар такого большого диаметра для корпуса, он может иметь цилиндрическую форму, и это может быть большая труба, имеющая только тот же диаметр и даже меньше шаров. Обычные термометры, его высота будет определяться по мощности, которая подходит для количества жидкости, которую она должна содержать.

Написание этого текста очень похоже на восемнадцатый век, когда ученые были осторожны, чтобы не воспроизвести все промежуточные звенья их рассуждений, согласно замечанию, сделанному недавно Лебегом о Вандермонде. Очевидно, что Реаумер не игнорирует, что сферическая форма соответствует минимальной поверхности для данного объема, но он избегает вспоминать эту истину, которую он считает очевидной для читателя. Он, наконец, приходит, чтобы рекомендовать для колбы цилиндрическую форму, которую освятил использование.

В 1742 году шведский ученый Андре c Цельсий предложил шкалу для ртутного термометра, в которой промежуток между крайними точками был разделен на 100 градусов. При этом сначала температура кипения воды была обозначена как 0 °, а температура таяния льда как 100 °. Однако в таком виде шкала оказалась не очень удобной, и позднее астрономом М . Штремером и ботаником К. Линнеем было принято решение поменять крайние точки местами.

В верхней части трубы, конец которой герметично закрыт, остается пространство, которое ликер в своем наибольшем возвышении не будет завершен. Есть преимущества и неудобства с обеих сторон. Если воздух очень разрежен, что было бы легко осуществлено путем многого потепления конца трубы, после чего он будет закрыт внезапно, игра ликера будет очень свободна в трубе, она будет подниматься в этой пустоте, без найти сопротивление; но и воздух, содержащийся в Духе вина, будет легко освобожден, потому что он не будет поспешным, он удалит с ним самые тонкие части Духа, и это изменит качество, которое мы полагаем, однако, что мы всегда должны быть одинаковыми.

М. В. Ломоносовым был предложен жидкостный термометр, имеющий шкалу со 150 делениями от точки плавления льда до точки кипения воды.

И. Г. Ламберту принадлежит создание воздушного термометра со шкалой 375 °, где за один градус принималась одна тысячная часть расширения объема воздуха.

Были также попытки создать термометр на основе расширения твердых тел. Так в 1747 голландец П. Мушенбруг использовал расширение железного бруска для измерения температуры плавления ряда металлов.

Если воздух из верхней части трубы имеет обычный воздух, качество Духа вина не изменится, но этот воздух станет реже жарой, а также Духом вина и оттолкнет этот Дух. который имел тенденцию к расширению. В смущении этого за и против которого невозможно точно оценить, М. де Реумур считает, что осторожность советует в таких случаях умеренной стороне, что необходимо будет иметь умеренно нагретый воздух. Это будет с этими инструментами, как и со всеми другими произведениями искусства, они станут еще более совершенными, и мы будем уделять больше внимания их построению; что в нем будут заняты более ловкие и более искусные руки.

К концу 18 века количество различных температурных шкал значительно увеличилось. По данным «Пилометрии» Ламберта на тот момент их насчитывалось 19.

Температурные шкалы, о которых шла речь выше, отличает то, что точка отсчета для них была выбрана произвольно. В начале 19 века английским ученым лордом Кельвином была предложена абсолютная термодинамическая шкала. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля, обозначив им температуру, при которой прекращается тепловое движение молекул. По Цельсию это -273,15 °С.

Самые совершенные инструменты требуют навыков и внимания у тех, кто их использует. Поскольку общение Майрана имеет ограниченную ценность, понятно, что Фонтенелле не вложила его в Мемуары Академии. Мы рассмотрели по заказу Академии выписку из мемуара М. де Реоюмера «Построение термометров», степень которой сопоставима, и нам показалось, что этот Экстракт понравится и даже понадобится. для большинства тех, кто хочет иметь эти термометры.

Во-вторых, он связывает свои многочисленные попытки наилучшим образом запечатать трубку, чтобы избежать того, что в ней содержится избыток воздуха, но незнание свойств паров, которых у физиков еще не было. не дает ему четкого правила. С разными солями или с другими веществами, как твердыми, так и жидкими, и различных полезных применений, которым могут служить эти эксперименты, опубликованном в «Воспоминаниях Академии Года».

Такова основная история возникновения термометра и термометрических шкал. На сегодняшний день используются термометры со шкалой Цельсия, Фаренгейта (в США), а также со шкалой Кельвина в научных исследованиях. В настоящее время температуру измеряют с помощью приборов, действие которых основано на различных термометрических свойствах жидкостей, газов и твердых тел. И если в 18 веке был настоящий «бум» открытий в области систем измерения температуры, то с прошлого века началась новая пора открытий в области способов измерения температуры. Сегодня существует множество устройств, применяемых в промышленности, в быту, в научных исследованиях - термометры расширения и термометры манометрические, термоэлектрические и термометры сопротивления, а также пирометрические термометры, позволяющие измерять температуру бесконтактным способом.

Прежде всего, что касается используемого вина, Баум дает следующее указание. Сам г-н де Реумур был вынужден использовать взвешивающий напиток, который он произвольно окончил, что он только мог знать, и который невозможно было переделать без стандарта: он держал этот ликер величайшая забота: он использовал его, чтобы распознать степени вина, который он ослабил водой, и который он использовал для строительства своих термометров: он был настолько убежден в дефектности его весовой ликер, о котором он никогда не говорил.

Что именно означают эти показания? Согласно показаниям Баума, Реамур использовал дух вина, содержащий около 70% этанола в качестве термометрической жидкости. На каких были первые термометры, изготовленные в соответствии с инструкциями Реоюмера, у нас есть свидетельства Мессье и Отца Нолле.

29 марта 1561 родился итальянский врач Санторио — один из изобретателей первого ртутного термометра, аппарата, который был новшеством для того времени и без которого и сегодня не обходится ни один человек.

Этот старый термометр был тщательно построен М Гравет де Ливри, его друг, секретарь короля, который использовал его для значительной работы, над которой он работал, на весах и мерах королевства. Согласно Мессье, этот термометр был предметом следующего листа, подготовленного Граветом.

Пито, Королевская академия наук, любезно взялась за это. По словам отца Нолле, который сменил Пито как помощника Реошура. Мяч на первых термометрах М. де Реумура составлял от 3 до 4 дюймов в диаметре, труба высотой от 4 до 5 футов, с внутренним диаметром от 3 до 4 линий.

Санторио был не только врачом, но и анатомом, и физиологом. Он работал в Польше, Венгрии и Хорватии, активно изучал процесс дыхания, «невидимые испарения» с поверхности кожи, проводил исследования в области обмена веществ человека. Опыты Санторио проводил на себе и, изучая особенности человеческого организма, создал множество измерительных приборов — прибор для измерения силы пульсации артерий, весы для наблюдения за изменениями массы человека и — первый ртутный термометр.

Единственный разумный упрек термометрам М. де Реумура в то время, когда они начали появляться; это гораздо больше, чем у Флоренции, их было менее легко транспортировать в любом месте, где они хотели иметь их, и менее готовы следить за изменениями, которые случаются, иногда довольно внезапно, при температуре дня. воздух.

Отец Нолле заметил, что в терминах, которые не выдерживают чрезмерного замерзания, а в тех, которые не опускаются намного ниже, 10 градусов термометра в духе. Вина, изготовленные по нашим принципам, стоят 20 градусов - от термометра до ртути. Гристин признал, что количество ртути, сгущенного холодом измельченного льда, а затем расширенное теплом кипящей воды, образовало в этих двух состояниях два тома, которые были между ними и объемом Разница между конденсацией и дилатацией - это количество градусов, которое она дает шкале нового Меркурийного термометра между этими двумя точками.

Три изобретателя

Сказать сегодня, кто же именно создал термометр — довольно сложно. Изобретение термометра приписывают сразу многим учёным — Галилею, Санторио, лорду Бэкону, Роберту Фладду, Скарпи, Корнелию Дреббелю, Порте и Саломону де Каус. Это обусловлено тем, что многие учёные одновременно работали над созданием аппарата, который бы помог измерить температуру воздуха, почвы, воды, человека.

Идея десятичного подразделения вряд ли повлияла, как мы видим, на введение центричного масштаба во Франции. На ртутных термометрах, основанных на том же значении степени, первые производители отметили температуру кипения воды при градуировке, которая была функцией личной оценки.

После Тилле эта градуировка составляла 85 ° на термометр, построенный под глазами отца Нолле, в большинстве случаев он находился между 100 ° и 110 °, а 110 °, принятый Капи, сохраняется в Наблюдениях на универсальном сравнительном термометре, опубликованном в Журнале. физики октября. Другие изготовители ртутных термометров в Париже, по большей части, не знали определения степени, данной Реаумуром, который окончил свои инструменты, приняв две неподвижные точки: температуру плавления льда и температуру кипения воды. знак градуса для этого?

В собственных сочинениях Галилея нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали, что в 1597 году он создал термоскоп — аппарат для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Разница между термоскопом и современным термометром в том, что в изобретении Галилея вместо ртути расширялся воздух. Также по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него ещё не было.

В течение определенного периода выражение термометра Реаумура соответствующим образом обозначало инструменты, в которых точка. Точка кипения воды была между 80 и 110 °. Термометр, который разделит фундаментальный интервал на 80 частей, будет использоваться для стран, где принят М. де Реумур, и он, несомненно, будет сильно отличаться от первого термометра этого имени, но эта разница и многие другие уже Представлено: и пока они обманывают сегодня, потому что их игнорируют, они перестанут наносить вред, как только физики перестанут сравнивать наблюдения, сделанные на новых известных термометрах, с теми, где применялись прецеденты.

Санторио из Падуанского университета создал своё устройство, при помощи которого можно было измерять температуру человеческого тела, но прибор являлся столь громоздким, что его устанавливали во дворе дома. Изобретение Санторио имело форму шара и продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления, свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью. Его изобретение датировано 1626 годом.

Бриссон был одним из немногих современных физиков, который дал имя Делука термометру, предложенному этим автором. Под влиянием физиков французские производители термометров постепенно нормализовали свой масштаб, приняв выпуск, предложенный Делуком, но настолько великой была репутация Реаумера, что он дал ему свое имя. Эта стандартизация очень медленная, как показывают две публикации того времени.

Босье читал мемуары о строительстве термометра в Королевской академии наук, в котором он указал на путаницу в масштабах и предложил более внимательно относиться к градуировке термометров с духом вина. Память привлекла внимание академиков. В отчете о мемуарах отца Босье, которые Макейр и Леруи писали в Академии 3 июля следующего года, они пришли к выводу, что все остальное должно быть передано термометру с вином, который не может дать такую же точность в термометрические наблюдения в качестве ртутного термометра.

В 1657 году флорентийские учёные усовершенствовали термоскоп Галилео, в частности снабдив прибор шкалой из бусин.

Позже учёные пытались усовершенствовать прибор, но все термометры были воздушные, и их показания зависели не только от изменения температуры тела, но и от атмосферного давления.

Первые термометры с жидкостью были описаны в 1667 году, но они лопались, если вода замерзала, поэтому для их создания начали использовать винный спирт. Изобретение термометра, данные которого не обусловливались бы перепадами атмосферного давления, произошло благодаря экспериментам физика Эванджелиста Торричелли, ученика Галилея. В результате термометр наполнили ртутью, перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.

Единая шкала и ртуть

Долгое время учёные не могли найти исходные точки, расстояние между которыми можно было бы разделить равномерно.

Как исходные данные для шкалы предлагались точки оттаивания льда и растопленного сливочного масла, температура кипения воды и некие абстрактные понятия вроде «значительная степень холода».

Термометр современной формы, наиболее пригодной для бытового применения, с точной шкалой измерения создал немецкий физик Габриэль Фаренгейт. Он описал свой способ создания термометра в 1723 году. Изначально Фаренгейт создал два спиртовых термометра, но потом физик принял решение применить в термометре ртуть. Шкала Фаренгейта базировалась на трёх установленных точках:

первая точка равнялась нулю градусов — это температура состава воды, льда и нашатыря;
вторая, обозначенная как 32 градуса, — это температура смеси воды и льда;
третья — температура кипения воды, равнялась 212 градусам.
Позже шкала была названа в честь своего создателя.

Справка
Сегодня самой распространенной является шкала Цельсия, шкалой Фаренгейта по сей день пользуются в США и Англии, а шкала Кельвина используется в научных исследованиях.
Но окончательно установил обе постоянные точки — тающего льда и кипящей воды — шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году. Он поделил расстояние между точками на 100 интервалов, цифрой 100 была отмечена точка таяния льда, а 0 — точка кипения воды.

Сегодня шкала Цельсия используется в перевёрнутом виде, то есть за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды.

По одной из версий, шкалу «перевернули» современники и соотечественники, ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер, уже после смерти Цельсия, но по другой — Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера.

В 1848 году английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, где точкой отсчёта служит значение абсолютного нуля: -273,15 °С — при этой температуре уже невозможно дальнейшее охлаждение тел.

Уже в середине XVIII века термометры стали предметом торговли, и изготавливались они ремесленниками, но в медицину термометры пришли гораздо позже, в середине XIX века.

Современные термометры

Если в XVIII веке был «бум» открытий в области систем измерения температуры, то сегодня всё активнее ведутся работы по созданию способов измерения температуры.

Область применения термометров крайне широка и имеет особое значение для современной жизни человека. Термометр за окном сообщает о температуре на улице, термометр в холодильнике помогает контролировать качество хранения продуктов, термометр в духовке позволяет поддерживать температуру при выпекании, а градусник — измеряет температуру тела и помогает оценить причины плохого самочувствия.
Градусник — самый распространённый вид термометра, и именно его можно найти в каждом доме. Однако ртутные градусники, бывшие когда-то ярким открытием учёных, сегодня постепенно уходят в прошлое как небезопасные. Ртутные градусники содержат 2 грамма ртути и обладают самой высокой точностью определения температуры, но нужно не только правильно с ними обращаться, но и знать, что делать, если градусник вдруг разобьётся.
На замену ртутным градусникам приходят электронные или цифровые термометры, которые работают на основе встроенного металлического датчика. Также есть специальные термополоски и инфракрасные градусники.