в каком году изобрели ртутный термометр
Термометр
История создания термометра начинается много лет назад. Люди всегда хотели иметь приспособление, позволяющее измерять величину нагрева или охлаждения определенного объекта. Такая возможность появилась в 1592 году, когда Галилей сконструировал первый прибор, позволивший определять изменение температуры.
Данное приспособление, состоявшее из стеклянного шарика и припаянной к нему трубки было названо термоскопом. Конец трубки помещали в сосуд с водой, а шарик подвергали нагреву. При прекращении нагрева, давление внутри шарика падало, и вода поднималась по трубке под действием атмосферного давления. При повышении температуры происходил обратный процесс, и уровень воды в трубке понижался. Шкалы у прибора не было, и точные значения температуры по нему установить было невозможно. Впоследствии флорентийские ученые устранили этот недостаток, вследствие чего измерения стали точнее. Так и был создан прототип первого термометра.
Вначале следующего столетия известный флорентийский ученый, ученик Галилея, Эванджелиста Торричелли изобрел спиртовой термометр. Как всем нам хорошо известно, шарик в нем расположен под стеклянной трубкой, а вместо воды используется спирт. Показания этого прибора не зависят от атмосферного давления.
Изобретение первого ртутного термометра Д.Г. Фаренгейтом датируется 1714 годом. За нижнюю точку своей шалы он принял 32 градуса — что отвечало температуре замерзания солевого раствора, а за верхнюю- 2120- температуру кипения воды. Шкала Фаренгейта и в наше время используется в Соединенных Штатах.
В 1730 году ученым из Франции Р.А. Реомюром была предложена шкала, крайними точками в которой являлись температуры кипения и замерзания воды, причем температура замерзания воды принималась за 0 градусов шкалы Реомюра, а температура кипения — за 80 градусов. В настоящее время шкала Реомюра практически не используется.
Спустя 28 лет шведский исследователь А.Цельсий разработал свою шкалу, где за крайние точки, как и в шкале Реомюра, были приняты температура кипения и замерзания воды, однако промежуток между ними делился не на 80, а на 100 градусов, причем изначально градуировка шла сверху вниз, то есть температура кипения воды принималась за ноль, а замерзания воды за сто градусов. Неудобство подобного деления вскоре стало очевидно, и впоследствии Штреммер и Линней поменяли крайние точки шкалы местами, придав ей привычный нам вид.
Так можно вкратце описать историю создания термометра и температурных шкал. В настоящее время наиболее широко распространены термометры со шкалой Цельсия, в США до сих пор используется шкала Фаренгейта, а в науке наиболее популярна шкала Кельвина.
На сегодняшний день существует множество конструкций термометров, приборов измеряющих температуру, основываясь на различных физических свойствах и широко применяемых в быту, науке и производстве.
Колесо истории
Термометр стал первым научным медицинским прибором, включившим армию непрофессионалов в сферу медицины.
Как известно, до начала XVII века не существовало универсального способа определения количества выделяемого тепла. В аристотелевской теории материи тепло и холод являлись лишь важными основополагающими качествами. Подобно сухому и влажному тепло и холод были свойствами «первичной материи» для создания элементов земли, воды, воздуха и огня. Количественно степень тепла измерялась весьма грубо и приблизительно. Конечно, дотронувшись до предмета, можно было определить, что он холодный, теплый или горячий, но этих размытых значений для развития науки было маловато.
Как мерить будем?
Измерение тепла стало вызовом для круга венецианских ученых и практиков рубежа XVI и XVII веков. Основываясь на научном труде «Пневматика» Герона Александрийского (I век н. э.), впервые опубликованном на Западе лишь в 1575 году, несколько авторитетных исследователей начали экспериментировать с идеей расширения воздуха по мере увеличения его нагрева. Первым решением стало появление воздушного термоскопа, создание которого, видимо, стоит рассматривать как совместное изобретение кружка ученых, в который входили Галилео Галилей, Санторио Санторио, Джованни Франческо Сагредо и другие великие естествоиспытатели того времени.
К слову, идея измерения температуры владела тогда многими умами, и похожие инструменты разрабатывались и в других частях Европы. Для того чтобы термоскоп превратился в термометр, к нему необходимо было добавить числовую шкалу. С этим сразу же возникли проблемы, и устраивающий всех стандарт температуры долго оставался темой для дискуссий. Дело в том, что каждый ученый предлагал свои собственные деления шкалы, зачастую основанные на различных контрольных точках.
Веское слово ботаника
Лишь в начале XVIII века ученым удалось договориться о нескольких точках отсчета (таких, например, как нормальная температура тела, температура кипения воды, температура смеси льда, хлорида аммония и воды и т. д.), что в итоге привело к появлению ряда температурных шкал. Самые известные и продержавшиеся до настоящего времени были разработаны Габриелем Фаренгейтом (1686–1736)
и Андерсом Цельсием (1701–1744).
Свой спиртовой термометр немецкий физик и изобретатель Фаренгейт придумал в 1709 году, а ртутный – в 1714 м. В 1724 году он ввел стандартную температурную шкалу, которая была использована для точной записи изменения температуры. Сегодня с довольно неудобной шкалой Фаренгейта не могут расстаться лишь США.
Шведский математик и астроном Цельсий создал свою шкалу в 1742 году. Его термометр был откалиброван со значением 100° для точки замерзания воды и 0° для точки ее кипения. В 1745 году, через год после смерти Цельсия, шкала для удобства была перевернута «с ног на голову» шведским ботаником Карлом Линнеем и в таком виде используется по настоящее время, став стандартной научной температурной шкалой. В течение многих лет термометр со стоградусной шкалой Цельсия называли просто шведским термометром.
Все мы немного медики
Следует заметить, что изначально некоторые доктора возражали против широкого введения термометра в медицину, воспринимая его как угрозу своему опыту и практике. Если простой инструмент, изготовленный из стекла и ртути, мог указывать, здоров пациент или болен, жив он или уже мертв, возникал риск потерять не только свой авторитет, но и средства к существованию. Тем не менее вместо запретов врачи постепенно смогли перестроить иерархию медицинского труда таким образом, что в нее вошли даже пациенты и их родственники наряду с медсестрами и врачами при сохранении главенствующего положения врача. Общепринятая шкала температур впервые позволила большой группе людей вносить свой вклад в создание единой картины болезни, в сбор информации, на основании которой врач мог выстраивать свое мнение о течении заболевания и принимать решение о необходимом лечении. Сегодня помимо температуры мы самостоятельно можем отслеживать свое давление, потребление калорий, уровень сахара в крови и т. д.
Ставка на простоту и миниатюрность
Термометры оставались громоздкими и не слишком удобными в применении очень долгое время. До середины XIX века их длина составляла около 30 см, а снятие показаний занимало целых 20 минут. Сделать термометр портативным удалось английскому врачу сэру Клиффорду Аллбату в 1867 году. Уменьшенную версию прибора длиной всего 15 см любой врач мог запросто носить в кармане, а время измерения температуры сократилось при этом до пяти минут.
Пожалуй, самый необычный для своего времени термометр придумал в конце XIX века потомственный немецкий часовщик Мориц Иммиш. В 1881 году проживавший к тому времени в Лондоне мастер получил патент на удивительно маленький, диаметром около 3 см термометр, напоминавший круглые карманные часы. Прибор регистрировал температуру при сжимании его в ладони и работал на принципе переменных свойств расширяющейся жидкости в трубке Бурдона. Этот металлический инструмент был более прочным, чем современные стеклянные термометры, наполненные ртутью. Скорость температурного расширения и циферблатный индикатор позволяли получить очень точные показания. Небольшой размер устройства сделал его весьма популярным в Европе и Америке. За свое изобретение Иммиш получил несколько наград на международных выставках.
Консерваторам в утешение
Наиболее точными измерителями температуры человеческого тела на протяжении последних веков остаются ртутные термометры. Но дни их уже сочтены. Согласно подписанной Россией Минаматской конвенции, все содержащие ртуть приборы, включая градусники и тонометры, признаны чрезвычайно опасными и попадающими под запрет. В нашей стране он начнет действовать начиная с 2020 года.
Для тех, кто привык к ртутному градуснику, но опасается токсичности паров ртути в случае его повреждения, можно посоветовать присмотреться к совершенно безопасному термометру, заполненному вместо ртути синеватым галлиевым сплавом – галинстаном. Визуально этот градусник отличается от привычного лишь маркировкой корпуса экологичным зеленым цветом. Такой термометр выдает точные показания, но ощутимо дороже своего ртутного собрата, а еще его довольно утомительно стряхивать. Из-за особых характеристик сплава хранить этот прибор следует при температурах выше минус 15°. Иначе его может разорвать.
Безопасность в обмен на точность
В качестве альтернативы привычному всем ртутному градуснику рынок активно захватывают разнообразные цифровые приспособления, считывающие показания посредством встроенной в них электроники.
Они измеряют температуру с помощью чувствительного датчика и показывают результат на цифровом дисплее. Одними из самых ходовых стали модели для измерения температуры внутри слухового прохода. При всей их простоте и надежности существуют тем не менее факторы, которые делают показания такого термометра в некоторых случаях спорными, например при неправильном размещении во внешнем слуховом проходе и блокировании канала ушной серой. Факторы, вызывающие ошибку, как правило, дают показания ниже истинного значения, поэтому повышение температуры может не обнаруживаться.
Среди цифровых градусников существуют модели для измерения температуры под мышкой или во рту. Некоторые из них снабжены звуковой сигнализацией, которая оповещает о том, что процедура измерения температуры окончена, и электронной памятью для отслеживания динамики изменения температуры. Погрешность измерения цифровых термометров обычно не превышает пары десятых градуса, но даже слегка севшая батарейка может иногда выдать неожиданный и пугающий результат.
Самые современные из представленных на рынке термометров, конечно же, бесконтактные инфракрасные, способные обрабатывать инфракрасное излучение, идущее от любых нагретых предметов. Они безопасны, универсальны, удобны в применении (особенно при необходимости массового и быстрого измерения температуры у большого числа людей), достаточно точны при регулярной проверке и калибровке, но при этом весьма дороги. Пожалуй, единственное, что может сбить их показания с толку, – это плачущий навзрыд ребенок. Решение этой проблемы пока остается им не по зубам.
Следует заметить, что изначально некоторые доктора возражали против широкого введения термометра в медицину, воспринимая его как угрозу своему опыту и практике. Если простой инструмент, изготовленный из стекла и ртути, мог указывать, здоров пациент или болен, жив он или уже мертв, возникал риск потерять не только свой авторитет, но и средства к существованию. Тем не менее вместо запретов врачи постепенно смогли перестроить иерархию медицинского труда таким образом, что в нее вошли даже пациенты и их родственники наряду с медсестрами и врачами при сохранении главенствующего положения врача. Общепринятая шкала температур впервые позволила большой группе людей вносить свой вклад в создание единой картины болезни, в сбор информации, на основании которой врач мог выстраивать свое мнение о течении заболевания и принимать решение о необходимом лечении. Сегодня помимо температуры мы самостоятельно можем отслеживать свое давление, потребление калорий, уровень сахара в крови и т. д.
Ставка на простоту и миниатюрность
Термометры оставались громоздкими и не слишком удобными в применении очень долгое время. До середины XIX века их длина составляла около 30 см, а снятие показаний занимало целых 20 минут. Сделать термометр портативным удалось английскому врачу сэру Клиффорду Аллбату в 1867 году. Уменьшенную версию прибора длиной всего 15 см любой врач мог запросто носить в кармане, а время измерения температуры сократилось при этом до пяти минут.
Пожалуй, самый необычный для своего времени термометр придумал в конце XIX века потомственный немецкий часовщик Мориц Иммиш. В 1881 году проживавший к тому времени в Лондоне мастер получил патент на удивительно маленький, диаметром около 3 см термометр, напоминавший круглые карманные часы. Прибор регистрировал температуру при сжимании его в ладони и работал на принципе переменных свойств расширяющейся жидкости в трубке Бурдона. Этот металлический инструмент был более прочным, чем современные стеклянные термометры, наполненные ртутью. Скорость температурного расширения и циферблатный индикатор позволяли получить очень точные показания. Небольшой размер устройства сделал его весьма популярным в Европе и Америке. За свое изобретение Иммиш получил несколько наград на международных выставках.
Консерваторам в утешение
Наиболее точными измерителями температуры человеческого тела на протяжении последних веков остаются ртутные термометры. Но дни их уже сочтены. Согласно подписанной Россией Минаматской конвенции, все содержащие ртуть приборы, включая градусники и тонометры, признаны чрезвычайно опасными и попадающими под запрет. В нашей стране он начнет действовать начиная с 2020 года.
Для тех, кто привык к ртутному градуснику, но опасается токсичности паров ртути в случае его повреждения, можно посоветовать присмотреться к совершенно безопасному термометру, заполненному вместо ртути синеватым галлиевым сплавом – галинстаном. Визуально этот градусник отличается от привычного лишь маркировкой корпуса экологичным зеленым цветом. Такой термометр выдает точные показания, но ощутимо дороже своего ртутного собрата, а еще его довольно утомительно стряхивать. Из-за особых характеристик сплава хранить этот прибор следует при температурах выше минус 15°. Иначе его может разорвать.
Безопасность
в обмен на точность
В качестве альтернативы привычному всем ртутному градуснику рынок активно захватывают разнообразные цифровые приспособления, считывающие показания посредством встроенной в них электроники.
Они измеряют температуру с помощью чувствительного датчика и показывают результат на цифровом дисплее. Одними из самых ходовых стали модели для измерения температуры внутри слухового прохода. При всей их простоте и надежности существуют тем не менее факторы, которые делают показания такого термометра в некоторых случаях спорными, например при неправильном размещении во внешнем слуховом проходе и блокировании канала ушной серой. Факторы, вызывающие ошибку, как правило, дают показания ниже истинного значения, поэтому повышение температуры может не обнаруживаться.
Среди цифровых градусников существуют модели для измерения температуры под мышкой или во рту. Некоторые из них снабжены звуковой сигнализацией, которая оповещает о том, что процедура измерения температуры окончена, и электронной памятью для отслеживания динамики изменения температуры. Погрешность измерения цифровых термометров обычно не превышает пары десятых градуса, но даже слегка севшая батарейка может иногда выдать неожиданный и пугающий результат.
Самые современные из представленных на рынке термометров, конечно же, бесконтактные инфракрасные, способные обрабатывать инфракрасное излучение, идущее от любых нагретых предметов. Они безопасны, универсальны, удобны в применении (особенно при необходимости массового и быстрого измерения температуры у большого числа людей), достаточно точны при регулярной проверке и калибровке, но при этом весьма дороги. Пожалуй, единственное, что может сбить их показания с толку, – это плачущий навзрыд ребенок. Решение этой проблемы пока остается им не по зубам.
История создания термометра: как придумали первый градусник?
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Уже в середине XVIII века термометры стали предметом торговли, и изготавливались они ремесленниками, но в медицину термометры пришли гораздо позже, в середине XIX века.
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.
источник
История создания термометров. Виды современных приборов для измерения температуры
Кто же был первым?
История современного термометра уходит своими корнями в средние века. Изобретателем градусников принято считать Галилея, ученики которого описывали, что в 1597 году он изобрел прибор, фиксирующий изменения температуры воды. Он представлял собой трубку, наполненную жидкостью и шарик, который плавал на ее поверхности.
При нагревании воды ее уровень поднимался и шарик вместе с ним, при охлаждении – все происходило в обратном порядке. Однако истинным термометром этот прибор было назвать нельзя, ведь при помощи него невозможно было определить, сколько в помещении градусов или насколько горячая вода, то есть он не имел никаких шкал и градуировки. И, тем не менее, этот примитивный прибор стал прототипом настоящего градусника.
С середины XVII века началась история первых жидкостных термометров. Однако первые испытания их успехом не увенчались – при снижении температуры ниже нуля градусов они лопались. Причина была в том, что трубка была наполнена водой. Ситуация коренным образом изменилась, когда в качестве жидкости стали применять винный спирт, который замерзает при гораздо более низкой температуре.
Современный вид градусник приобрел в результате длительной работы ученого Фаренгейта (1723 год). Вначале своей деятельности в качестве жидкости он применял спирт, и лишь спустя много лет – ртуть. Он определил основные контрольные точки: плавления льда, кипения воды и температуры тела здорового человека. Его работы продолжил другой ученый – Цельсий (1742 год). Он взял за 0 – уровень плавления льда, а за 100 – кипение воды и произвел калибровку градусника. Также он выяснил, что эти параметры зависят от того, на каком уровне относительно моря, находится прибор.
История изобретения
Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, засвидетельствовали, что уже в 1597 году он сделал нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Галилей изучал в это время работы Герона Александрийского, у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания.
Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту.
В дальнейшем при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось и уровень воды в трубке понижался при охлаждении же вода в ней поднималась. При помощи термоскопа можно было судить только об изменении степени нагретости тела: числовых значений температуры он не показывал, так как не имел шкалы. Кроме того, уровень воды в трубке зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления.
В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными. Они снабдили прибор шкалой из бусин и откачали воздух из резервуара (шарика) и трубки. Это позволило не только качественно, но и количественно сравнивать температуры тел. Впоследствии термоскоп был изменен: его перевернули шариком вниз, а в трубку вместо воды налили бренди и удалили сосуд. Действие этого прибора основывалось на расширении тел, в качестве «постоянных» точек брали температуры наиболее жаркого летнего и наиболее холодного зимнего дня.
Изобретение термометра также приписывают лорду Бэкону, Роберту Фладду, Санториусу, Скарпи, Корнелиусу Дреббелю, Порте и Саломону де Коссу, писавшим позднее и частью имевшим личные отношения с Галилеем. Все эти термометры были воздушные и состояли из сосуда с трубкой, содержащего воздух, отделённый от атмосферы столбиком воды, они изменяли свои показания и от изменения температуры, и от изменения атмосферного давления.
Термометр Галилея
Термометры с жидкостью описаны в первый раз в 1667 г. «Saggi di naturale esperienze fatte nell’Accademia del Cimento», где о них говорится как о предметах, давно изготовляемых искусными ремесленниками, которых называют «Confia», разогревающими стекло на раздуваемом огне лампы и выделывающими из него удивительные и очень нежные изделия.
Сначала эти термометры наполняли водой, но они лопались, когда она замерзала; употреблять для этого винный спирт начали в 1654 году по мысли великого герцога тосканского Фердинанда II. Флорентийские термометры не только изображены в «Saggi», но сохранились в нескольких экземплярах до нашего времени в Галилеевском музее, во Флоренции; их приготовление описывается подробно.
Сначала мастер должен был сделать деления на трубке, соображаясь с её относительными размерами и размерами шарика: деления наносились расплавленной эмалью на разогретую на лампе трубку, каждое десятое обозначалось белой точкою, а другие чёрными. Обыкновенно делали 50 делений таким образом, чтобы при таянии снега спирт не опускался ниже 10, а на солнце не поднимался выше 40.
Хорошие мастера делали такие термометры настолько удачно, что все они показывали одно и то же значение температуры при одинаковых условиях, однако такого не удавалось достигнуть, если трубку разделяли на 100 или 300 частей, чтобы получить большую точность. Наполняли термометры посредством подогревания шарика и опускания конца трубки в спирт, заканчивали наполнение при помощи стеклянной воронки с тонко оттянутым концом, свободно входившим в довольно широкую трубку.
После регулирования количества жидкости отверстие трубки запечатывали сургучом, называемым «герметическим». Из этого ясно, что эти термометры были большими и могли служить для определения температуры воздуха, но были ещё неудобны для других, более разнообразных опытов, и градусы разных термометров были не сравнимы между собою.
В 1703 г. Амонтон (англ. Guillaume Amontons) в Париже усовершенствовал воздушный термометр, измеряя не расширение, а увеличение упругости воздуха, приведённого к одному и тому же объёму при разных температурах подливанием ртути в открытое колено; барометрическое давление и его изменения при этом принимались во внимание.
Нулём такой шкалы должна была служить «та значительная степень холода», при которой воздух теряет всю свою упругость (то есть современный абсолютный нуль), а второй постоянной точкой — температура кипения воды. Влияние атмосферного давления на температуру кипения ещё не было известно Амонтону, а воздух в его термометре не был освобождён от водяных газов; поэтому из его данных абсолютный нуль получается при −239,5° по шкале Цельсия.
Другой воздушный термометр Амонтона, выполненный очень несовершенно, был независим от изменений атмосферного давления: он представлял сифонный барометр, открытое колено которого было продолжено кверху, снизу наполнено крепким раствором поташа, сверху нефтью и оканчивалось запаянным резервуаром с воздухом.
Современную форму термометру придал Фаренгейт и описал свой способ приготовления в 1723 г. Первоначально он тоже наполнял свои трубки спиртом и лишь под конец перешёл к ртути. Нуль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начала замерзания воды» он показывал 32°, а температура тела здорового человека во рту или под мышкой была эквивалентна 96°. Впоследствии он нашёл, что вода кипит при 212° и эта температура была всегда одна и та же при том же состоянии барометра. Сохранившиеся экземпляры термометров Фаренгейта отличаются тщательностью исполнения.
Окончательно установил обе постоянные точки, тающего льда и кипящей воды, шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 г. Но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. В своей работе Цельсий «Observations of two persistent degrees on a thermometer» рассказал о своих экспериментах, показывающих, что температура плавления льда (100°) не зависит от давления. Он также определил с удивительной точностью, как температура кипения воды варьировалась в зависимости от атмосферного давления. Он предположил, что отметку 0 (точку кипения воды) можно откалибровать, зная, на каком уровне относительно моря находится термометр.
Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде (за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды). В таком виде шкала оказалась очень удобной, получила широкое распространение и используется до нашего времени.
По одним сведениям, Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера. По другим сведениям, шкалу перевернул Карл Линней в 1745 году. А по третьим — шкалу перевернул преемник Цельсия М.Штремер и в XVIII веке такой термометр был широко распространён под именем «шведский термометр», а в самой Швеции — под именем Штремера, но известнейший шведский химик Иоганн Якоб в своем труде «Руководства по химии» по ошибке назвал шкалу М. Штремера цельсиевой шкалой и с тех пор стоградусная шкала стала носить имя Андерса Цельсия.
Работы Реомюра в 1736 г. хотя и повели к установлению 80° шкалы, но были скорее шагом назад против того, что сделал уже Фаренгейт: термометр Реомюра был громадный, неудобный в употреблении, а его способ разделения на градусы был неточным и неудобным.
После Фаренгейта и Реомюра дело изготовления термометров попало в руки ремесленников, так как термометры стали предметом торговли.
В 1848 г. английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, нуль которой не зависит от свойств воды или вещества, заполняющего термометр. Точкой отсчета в «шкале Кельвина» послужило значение абсолютного нуля: −273,15° С. При этой температуре прекращается тепловое движение молекул. Следовательно, становится невозможным дальнейшее охлаждение тел.
Доработка термобароскопа Галилея
История создания термометров не закончилась на тщетных попытках Галилея придумать практичный прибор. В 1657 году, спустя 60 лет после первых проб и ошибок изобретателя, его работу продолжила группа ученых из Флоренции. Им удалось устранить главные недостатки термобароскопа, в частности, внедрить в прибор шкалу градаций. Более того, флорентийские ученые создали вакуум в запаянной стеклянной трубке, что исключило зависимость получаемых результатов измерений от атмосферного давления.
Позже и этот прибор был доработан. Воду в нем заменили винным спиртом. Таким образом, термобароскоп начал функционировать по принципу расширения жидкости при изменении температурных показателей окружающей среды.
Личности, учавствовавшие в создании
Часть специалистов полагает, что термометр изобрел Галилей. Сохранившиеся его труды не содержат описания подобного устройства. Однако в сочинениях ближайших последователей Галилея такая информация есть. Что любопытно, при создании термоскопа знаменитый ученый отталкивался от аналогичного по устройству прибора, созданного еще в Древней Греции, но для совершенно других целей. Термоскопы только показывают, что степень нагрева изменяется; из-за отсутствия шкалы они непригодны для практических измерений.
В 1657 году во Флоренции появляется более продуманное устройство. Его конструкция позволяла давать количественную оценку температуре. Но все равно это был еще очень примитивный термометр.
За «постоянные» точки отсчета принимали нагрев в самый жаркий и самый холодный (субъективно) дни в году. Позже появились конструкции Фрэнсиса Бэкона, Роберта Фладда, Корнелиуса Дреббеля и некоторых других изобретателей.
Все ранние термометры содержали воздушную трубку, окруженную водяным столбиком. Потому избежать воздействия атмосферного давления было невозможно. Жидкостный термометр, по некоторым данным, появился в 1667 году. Такие устройства изготавливались строго вручную, позволяли измерять только температуру воздуха. Шкала в каждом случае разрабатывалась индивидуально, и результаты замеров оказывались потому несопоставимы.
Фаренгейт, в честь которого недаром названа одна из популярных шкал термометрии, создал термометр современного вида в 1723 году. Именно он понял, что спирт недостаточно совершенен как измерительный реагент при том уровне техники, и перешел к использованию ртути. За нулевую отметку англичанин взял температуру плавления смеси снега с нашатырным спиртом или пищевой солью. Точку плавления воды он взял за 32 градуса, а температуру тела здорового человека принял за 96 градусов.
Составив такую шкалу, Фаренгейт вскоре обнаружил, что температура кипения воды всегда равна 212 градусов (если атмосферное давление не меняется).
Созданные Фаренгейтом термометры делались очень тщательно, о чем свидетельствуют все сохранившиеся экземпляры. Позднее Андерс Цельсий обнаружил, что температура плавления льда не меняется при изменении давления. А вот зависимость температуры кипения воды от давления была прослежена им с большой точностью. В 1736 году Реомюр ввел шкалу из 80 градусов, которая долго использовалась во Франции. Существовали и другие, сейчас уже вышедшие из употребления или применяемые очень ограниченно, температурные шкалы.
В научной сфере активно применяют термометры со шкалой Кельвина. Пересчет градусов Цельсия в градусы Кельвина очень прост: надо только прибавить 273,15.
Но термометрия развивалась и в техническом плане. В 1867 году появилось устройство длиной 0,15 м. А в 1881-м начался серийный выпуск карманных термометров.
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:
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.
Уже в середине XVIII века термометры стали предметом торговли, и изготавливались они ремесленниками, но в медицину термометры пришли гораздо позже, в середине XIX века.
Этапы усовершенствования
Решающий шаг сделал Габриэль Фаренгейт. Он придумал форму, наиболее удобную для повседневного применения, и создал точную шкалу. Известно, что описание Фаренгейта опубликовано в 1723 году. Любопытно, что в самом начале немецкий физик работал со спиртовой шкалой. Но из-за ряда недостатков такого решения отдал предпочтение ртути. Шкала имела 3 ключевые точки:
Цельсий не просто предложил альтернативную, более удобную, чем у Фаренгейта, шкалу измерения температуры. Он гораздо точнее определил сами градусы. Правда, поначалу за 100° приняли таяние льда, а за нулевую точку — момент кипения воды. Для большего удобства шкалу перевернули; а вот кто это сделал — Штремер или сам Цельсий — неизвестно.
Но то, что создавалось для бытовых нужд, уже в XIX столетии было недостаточно для научных нужд. В 1848 году Томсон (будущий лорд Кельвин) доказал, что можно создать абсолютную температурную шкалу. Точкой отсчета в ней является —273,15° по шкале Цельсия. Охладить какое-либо материальное тело еще больше не получится.
В профессиональных физических лабораториях термометры со шкалой Кельвина используются едва ли не шире, чем устройства, измеряющие температуру по Цельсию или по Фаренгейту.
Медицинские компактные термометры впервые были созданы англичанином Томасом Олбатом. Ранее, еще в XVIII столетии, делались конструкции длиной 12 дюймов, или около 0,305 м.
Интересно: в нашей стране наибольшую роль в их внедрении сыграл Сергей Боткин.
Практически все термометры очень долгое время имели ртутную шкалу. Однако техника не стоит на месте — появились более совершенные и безопасные варианты.