Великие физики. Галилео галилей термоскоп


Увлекательная физика: изобретение термометра - Великие физики

До того как был придуман первый термометр, температуру измеряли на ощупь. Ни о какой точности измерений речь даже не шла. И так продолжалось довольно долго, пока в 1597 г. Галилео Галилей не придумал первый прибор для измерения температуры.

Термоскоп Галилея

Прибор Галилея  был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нём становился меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Этот прибор назвали термоскопом. Конечно, он тоже показывал весьма приблизительные значения температуры.  Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления.

В 1657 г. термоскоп Галилея усовершенствовали флорентийские учёные. Они откачали воздух из стеклянного шарика и сделали шкалу из бусин. Показания термоскопа Галилея были приблизительными: высокая температура, низкая температура. Теперь же значения температуры измерялись более точно: одна бусинка, две бусинки и т. д.

Немного позже, в 1700 г., флорентийский учёный Торричелли перевернул термоскоп, а трубку с шариком заполнил подкрашенным спиртом. Кроме того, он удалил сосуд с водой. Новый прибор уже не зависел от атмосферного давления. Это был прообраз современного термометра.

Разновидности шкалы отсчёта

Но существовала одна проблема. Никто не знал, какую точку брать за начало отсчёта и как  градуировать шкалу. Первый шаг в этом направлении сделал немецкий физик Даниель Габриель Фаренгейт. В 1714 г. он придумал температурную шкалу. Вместо подкрашенного спирта Фаренгейт налил в трубку с шариком ртуть, откачал из трубки воздух и запаял её. Самой холодной, но ещё находящейся в жидком состоянии, была смесь поваренной соли и льда. Фаренгейт поместил трубку с шариком в эту смесь. А  высота столбика ртути на шкале была отмечена как 0 градусов. Следующей точкой на шкале Фаренгейта была точка 32 градуса. Она соответствовала температуре, при которой таял обычный лёд без соли. Затем было отмечена точка 96 градусов. Это была температура человеческого тела. Вода по шкале Фаренгейта кипела при температуре 212 градусов.

Разные учёные предлагали различную градуировку термометров. Так, французский физик Рене Антуан Реомюр исследовал тепловое расширение спирта. Если спирт смешать с водой в соотношении 5:1, то при нагревании от точки замерзания до точки кипения воды спирт расширяется в пропорции 1000:1080. Реомюр предложил шкалу на спиртовом термометре, где за нулевую точку отсчёта 0о R принималась температура, при которой таял лёд. А температура, при которой закипала вода, равнялась 80оR.

Но впервые принимать за основные точки отсчёта на шкале термометра точку таяния льда и точку кипения воды предложили в 1665 г. голландский физик Христиан Гюйгенс и английский физик Роберт Гук.

Шведский астроном Андерс Цельсий в 1742 г. придумал свою шкалу на ртутном термометре Фаренгейта. В отличие от современного термометра, ноль градусов на шкале Цельсия соответствовал точке кипения воды. А температуру таяния льда Цельсий принял за 100 градусов.

Вот в таком виде термометр Цельсия и дошёл да наших дней. Разница только в том, что у современного термометра шкала перевёрнута по отношению к шкале Цельсия. Точка таяния льда принимается за 0о, а температура кипения воды равняется 100о по Цельсию. И «перевернули» шкалу Цельсия астроном Мортен Штремер и ботаник Карл Линней.

Во всех описанных случаях точка отсчёта шкалы термометра устанавливалась произвольно. В 1848 г. английский учёный лорд Кельвин предложил понятие «абсолютный нуль». Абсолютным нулём он считал температуру, при которой прекращалось движение молекул. Абсолютный нуль соответствует -273,15о по шкале Цельсия.

Сегодня в большинстве стран принято использовать термометры со шкалой Цельсия. В некоторых англоязычных странах до недавнего времени применялась шкала Фаренгейта. В США ею пользуются до сих пор. А в научных исследованиях применяется шкала Кельвина.

www.phisiki.com

Термоскоп Галилея и первые термометры

Что показывает жидкостный термометр?

   Термоскоп Галилея и первые термометры

    В 1592 году Галилео Галилей, которому тогда было 28 лет, получил место профессора математики в престижном и богатом университете г. Падуя. Однако круг интересов Галилея отнюдь не ограничивался математикой. Он активно занимался вопросами астрономии, механики и именно его работы положили начало развитию физики как науки.

    Галилей был блестящим преподавателем и его лекции всегда проходили в переполненных аудиториях. Заинтересовать студентов Галилею помогал, в частности, талант изобретателя, позволявший ему создавать прекрасные наглядные пособия. Одним из таких пособий был термоскоп – прибор, предназначенный для демонстрации известного ещё древним грекам свойства воздуха расширяться при нагревании.  

    Главной частью термоскопа Галилея (см. Рис. 1) был стеклянный шар размером примерно с куриное яйцо с припаянной к нему и опущенной в окрашенную жидкость (обычно это было красное вино) тонкой стеклянной трубкой. Когда воздух в шаре разогревался ладонями профессора, уровень жидкости в трубке опускался на величину, пропорциональную отношению объёма шара к площади сечения трубки. В этом и состояла главная суть изобретения Галилея, использованная затем всеми создателями термометров, основанных на тепловом расширении – делая трубку достаточно тонкой, можно получить вполне ощутимое снижение уровня даже при незначительных изменениях объёма газа. 

 

 

 

Рис. 1. Термоскоп Галилея

    Позднее Галилей существенно упростил конструкцию термоскопа - он использовал трубку настолько малого диаметра, чтобы капиллярные силы могли удерживать каплю жидкости в подвешенном состоянии, установил эту трубку над шаром и ввёл в неё сверху каплю подкрашенной воды, перемещение которой свидетельствовало о расширении воздуха.

    Демонстрации термоскопа на лекциях проводились Галилеем в первом десятилетии XVII века, а уже во втором десятилетии были сделаны попытки превратить его термоскоп в прибор, измеряющий нагретость воздуха, нанеся на трубку прибора шкалу – равноудалённые друг от друга метки.

 /*Известны публикации на эту тему старшего по возрасту коллеги Галилея по университету в Падуе профессора медицины Санторио и жившего в Венеции друга Галилея математика Сагредо*/.

    Авторы этих изобретений незаметно для себя дали первое количественное определение температуры воздуха – они предложили считать мерой нагретости  объём фиксированной массы воздуха, находящегося  в шаре и в прилегающей к нему части трубки, а величину объёма измерять положением уровня жидкости в трубке по шкале в некоторых условных единицах (градусах).

    Как мы знаем теперь, такое определение температуры некорректно, т.к. объём воздуха в шаре прибора зависит не только от степени нагрева, но и от атмосферного давления, которое может вполне ощутимо меняться как во времени, так и в зависимости от места измерения. Однако, в начале XVII века, когда ещё даже не было отчётливого представления об атмосферном давлении, воздушные термометры Санторио и Сагредо не получили распространения из-за их громоздкости и неудобства использования, а не по каким-либо теоретическим соображениям.

    Жидкостные термометры

    Следующий важный шаг был сделан в 1641 году жившим во Флоренции естествоиспытателем и изобретателем Фернандо Медичи, который был учеником и почитателем Галилея, а также, по случайному стечению обстоятельств, Великим герцогом Тосканским Фердинандом II.

    Медичи взял за основу главную находку Галилея, обеспечивавшую высокую чувствительность прибора – шар, соединённый с узкой трубкой. Как и в окончательном варианте термоскопа Галилея, трубка в приборе Медичи была расположена вертикально, шар подсоединялся к ней снизу, а верхний конец тубки был открыт в атмосферу. Главное же отличие изобретения Медичи от прототипа состояло в том, что шар наполнялся не воздухом, а специальной термометрической жидкостью, изменение объёма которой при нагреве определялось, как и в термометрах Санторио и Сагредо, с помощью равномерной шкалы, нанесенной на трубку.

    Интервал температур, в котором может работать жидкостный термометр, ограничен снизу точкой замерзания жидкости, а сверху – точкой кипения при атмосферном давлении. Поскольку главным назначением своего прибора Медичи видел измерение температуры атмосферного воздуха, он выбрал в качестве термометрической жидкости винный спирт, точка кипения которого (78 °С) вполне устраивала, а точка замерзания (– 114 °С) была в то время недостижима, так что он считался незамерзающей жидкостью. 

    В термометрах, изготовлявшихся в принадлежащих Медичи мастерских, роль шкалы играли бусинки, припаянные к трубке, или точки, нанесенные на разогретую трубку расплавленной эмалью. Обычно шкала имела 50 делений, который выбирались так, что 10 примерно соответствовало таянию снега, а 40 – максимальному нагреву прибора на солнце.

 

Рис. 1. Жидкостной термометр Медичи

    Заметив, что градуировка шкалы постоянно сбивается из-за испарения термометрической жидкости, Медичи в 1654 году решил верхний конец трубки запаять. Так появилась конструкция жидкостного термометра, широко используемая и в наши дни. Дальнейшие усовершенствования, проведенные во второй половине XVII и всего XVIII века  касались исключительно способов построения шкалы и, в частности, выбору двух фиксированных контрольных точек, температуру которых можно считать постоянной и стабильно воспроизводимой в различных условиях эксперимента. После нанесения на шкалу рисок, соответствующих обеим фиксированным точкам, оставалось только разделить промежуток между ними на заранее обусловленное число равных частей, называемых градусами. 

    В дальнейшем различными исследователями был опробован целый ряд вариантов термометрической жидкости. Так, например, Исаак Ньютон проводил эксперименты с льняным маслом. Позднее, уже в XVIII веке, когда активно проводились работы по созданию и использованию паровых машин и понадобилось измерять температуры, превышающие точку кипения воды при нормальном давлении, в качестве термометрической жидкости стала широко использоваться ртуть, имеющая самую высокую температуру кипения (357 °С) среди всех веществ, находящихся в жидком состоянии при нормальных условиях. При этом точка замерзания ртути (– 39 °С) была достаточно низкой для использования ртутных термометров в метеорологических исследованиях, кроме редких случаев экстремально низких температур.

    Легко воспроизводимые  фиксированные точки, пригодные как для спиртового, так и для ртутного термометра, после многочисленных экспериментов, проведенных в 1708-1724 годах предложил немецкий изобретатель и естествоиспытатель Даниэль Габриэль Фаренгейт. В качестве нижней фиксированной точки он взял температуру таяния льда, смешанного с нашатырём (примерно – 18 °С), в качестве верхней – температуру таяния чистого льда (0 °С), а промежуток между ними разделил на 32 градуса. Значительно позднее, в 1742 году шведский учёный Андерс Цельсий предложил свою шкалу с фиксированными точками, соответствующими таянию чистого льда (0 °С) и кипению воды при нормальном давлении (100 °С). Верхняя из этих точек была более удобна для ртутных термометров, но совершенно непригодна для спиртовых. 

    Почему жидкостный термометр является квазитермометром

   Поскольку величиной, непосредственно измеряемой с помощью прибора Медичи, является выраженный в градусах соответствующей шкалы удельный объём термометрической жидкости, сделанное в дальнейшем объявление этого прибора термометром равносильно введению определения понятия градус теплоты, состоящему из двух частей:

         градус теплоты термометрической жидкости равна её удельному объёму, выраженному в градусах принятой шкалы;

         градус теплоты любого тела равна показанию жидкостного термометра, находящегося с ним в состоянии теплового равновесия.

    Первая часть этого определения основана на предположении, что изменение удельного объёма при нагреве протекает одинаково у всех жидкостей, так что совпадение показаний термометра в фиксированных точках автоматически обеспечит совпадение и во всех других точках шкалы. Однако позднее, в 1739 году французский исследователь Реомюр (René Antoine Ferchault de Réaumur) обнаружил, что показания ртутного и спиртового термометров, вообще говоря, не совпадают, так что ртутный термометр показывает «ртутный градус теплоты», а спиртовый – «спиртовый градус теплоты» [Quinn, N.J. Temperature. London - San Diego. Academic Press. 1990.- 495 p.]. Более того, если учесть, что удельный объём жидкостей зависит не только от градуса теплоты (или, в современной терминологии, от температуры), но и от давления, а давление в полости, занятой термометрической жидкостью, может при нагреве или охлаждении жидкости меняться в широких пределах, зависящих от конструктивных параметров прибора, то окажется, что, строго говоря, показания каждого конкретного термометра не совпадают с показаниями других термометров.

   Что же касается второй части определения, то оно предполагает возможность состояния теплового равновесия между термометрической жидкостью и объектом измерения. В этом состоянии градус теплоты термометрической жидкости должен быть одинаков во всём занимаемом ею объёме и совпадать с градусом теплоты стеклянной оболочки термометра и градусом теплоты измеряемого объекта во всех точках области, прилегающей к поверхности термометра. Однако, поскольку такое равновесное состояние в макроскопических объёмах никогда не достигается, вся вторая часть определения теряет какой-либо смысл.

    Таким образом, жидкостные термометры основаны на некорректном определении понятия «градус теплоты» и являются квазитермометрами.

    Нужно отметить, что для подавляющего большинства имевших место в дальнейшем практических применений термометра (в метеорологии – для измерения температуры воздуха, в медицине – для измерения температуры тела и т.д.) абсолютно безразлично, что на самом деле этот прибор измеряет и каков физический смысл понятия «градус теплоты» или «температура». Важно только, чтобы в сходных условиях результаты измерений разными приборами, а также одним и тем же прибором, но в разное время, совпадали с приемлемой точностью. Жидкостные термометры этим требованиям удовлетворяли, что и обусловило их успешное применение на протяжении трёх с половиной веков, прошедших после изобретения.

Дата последнего обновления:  17.06.10

Мифы физики

 

multiurok.ru

Термоскоп — Википедия РУ

Термоско́п (греч. θέρμη [термо] «тепло» + σκοπέω [скопео] «смотрю») — устройство, которое показывает изменения температуры, родоначальник современных термометров. Типичная конструкция термоскопа представляет собой трубку, в которой жидкость поднимается и опускается при изменении температуры. В начале XVIII века был оснащён шкалой, приблизившись к виду современных термометров.

Функции

Существуют оценки, что первый термоскоп сконструировал итальянский физик Галилео Галилей примерно в 1592—1600 годах[1]. В то же время во времена Галилея уже использовались устройства, основанные на использовании расширения тел от тепла и давления, они применялись как в медицине, так и для сооружения фонтанов[2]. Сам принцип действия термоскопа был известен ещё в Древней Греции, о нём упоминал, в частности, Эмпедокл в своей книге «О природе» в 460 г. до н. э[2].

Большие термоскопы, размещенные на открытом воздухе, создавали иллюзию работы «вечного двигателя»[2].

Работа Галилея с термоскопом привела его к разработке атомистической концепции тепловых процессов, опубликованной в книге Il Saggiator в 1623 году[2].

Использование прибора

Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нём становился меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Этот прибор назвали термоскопом. Конечно, он тоже показывал весьма приблизительные значения температуры.  Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления.

Дальнейшая история

Друг Галилея, врач из Падуи Санторио, в своём труде «Комментарий к врачебному искусству Галена», вышедшем в 1612 году, описал схему устройства ртутного термометра[1]. Вскоре после этого, в 1617 году, схему термометра описал также астроном и математик Джузеппе Бьянкани. Термометры того времени не могли быть использованы для количественного измерения температуры, и использовали свойство воздуха расширяться или сжиматься при изменении температуры, перемещая столб воды[1].

Дальнейшее совершенствование устройства термометра принадлежит немецкому учёному Отто фон Герике (1602—1686) веке[1]. По предложению Фердинандо II Медичи, великого герцога Тосканского, фон Герике стал использовать в термометрах вместо воздуха окрашенный спирт[1].

По некоторым данным, друг Галилея венецианский математик Франческо Сагредо[en] ввёл в термоскоп первый вариант шкалы, по-видимому, то же сделал в Англии физик Роберт Фладд в 1638 году[3][4]. В 1701 году датский физик и астроном Оле Рёмер добавил в термоскоп температурную шкалу, которая стала прообразом шкалы Фаренгейта, который посещал Рёмера в 1708 году[5].

См. также

Примечания

Ссылки

  • The Galileo Project, «The Thermometer»
  • Benedict, Robert P., 1984. Chapter 1, «Early attempts to measure degrees of heat», in Fundamentals of Temperature, Pressure and Flow Measurement, 3rd ed, Wiley ISBN 0-471-89383-8.

http-wikipediya.ru

Термоскоп — WiKi

Термоско́п (греч. θέρμη [термо] «тепло» + σκοπέω [скопео] «смотрю») — устройство, которое показывает изменения температуры, родоначальник современных термометров. Типичная конструкция термоскопа представляет собой трубку, в которой жидкость поднимается и опускается при изменении температуры. В начале XVIII века был оснащён шкалой, приблизившись к виду современных термометров.

Функции

Существуют оценки, что первый термоскоп сконструировал итальянский физик Галилео Галилей примерно в 1592—1600 годах[1]. В то же время во времена Галилея уже использовались устройства, основанные на использовании расширения тел от тепла и давления, они применялись как в медицине, так и для сооружения фонтанов[2]. Сам принцип действия термоскопа был известен ещё в Древней Греции, о нём упоминал, в частности, Эмпедокл в своей книге «О природе» в 460 г. до н. э[2].

Большие термоскопы, размещенные на открытом воздухе, создавали иллюзию работы «вечного двигателя»[2].

Работа Галилея с термоскопом привела его к разработке атомистической концепции тепловых процессов, опубликованной в книге Il Saggiator в 1623 году[2].

Использование прибора

Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нём становился меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Этот прибор назвали термоскопом. Конечно, он тоже показывал весьма приблизительные значения температуры.  Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления.

Дальнейшая история

Друг Галилея, врач из Падуи Санторио, в своём труде «Комментарий к врачебному искусству Галена», вышедшем в 1612 году, описал схему устройства ртутного термометра[1]. Вскоре после этого, в 1617 году, схему термометра описал также астроном и математик Джузеппе Бьянкани. Термометры того времени не могли быть использованы для количественного измерения температуры, и использовали свойство воздуха расширяться или сжиматься при изменении температуры, перемещая столб воды[1].

Дальнейшее совершенствование устройства термометра принадлежит немецкому учёному Отто фон Герике (1602—1686) веке[1]. По предложению Фердинандо II Медичи, великого герцога Тосканского, фон Герике стал использовать в термометрах вместо воздуха окрашенный спирт[1].

По некоторым данным, друг Галилея венецианский математик Франческо Сагредо[en] ввёл в термоскоп первый вариант шкалы, по-видимому, то же сделал в Англии физик Роберт Фладд в 1638 году[3][4]. В 1701 году датский физик и астроном Оле Рёмер добавил в термоскоп температурную шкалу, которая стала прообразом шкалы Фаренгейта, который посещал Рёмера в 1708 году[5].

См. также

Примечания

Ссылки

  • The Galileo Project, «The Thermometer»
  • Benedict, Robert P., 1984. Chapter 1, «Early attempts to measure degrees of heat», in Fundamentals of Temperature, Pressure and Flow Measurement, 3rd ed, Wiley ISBN 0-471-89383-8.

ru-wiki.org

Термоскоп — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Термоско́п (греч. θέρμη [термо] «тепло» + σκοπέω [скопео] «смотрю») — устройство, которое показывает изменения температуры, родоначальник современных термометров. Типичная конструкция термоскопа представляет собой трубку, в которой жидкость поднимается и опускается при изменении температуры. В начале XVIII века был оснащён шкалой, приблизившись к виду современных термометров.

Функции

Существуют оценки, что первый термоскоп сконструировал итальянский физик Галилео Галилей примерно в 1592—1600 годах[1]. В то же время во времена Галилея уже использовались устройства, основанные на использовании расширения тел от тепла и давления, они применялись как в медицине, так и для сооружения фонтанов[2]. Сам принцип действия термоскопа был известен ещё в Древней Греции, о нём упоминал, в частности, Эмпедокл в своей книге «О природе» в 460 г. до н. э[2].

Большие термоскопы, размещенные на открытом воздухе, создавали иллюзию работы «вечного двигателя»[2].

Работа Галилея с термоскопом привела его к разработке атомистической концепции тепловых процессов, опубликованной в книге Il Saggiator в 1623 году[2].

Видео по теме

Использование прибора

Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нём становился меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Этот прибор назвали термоскопом. Конечно, он тоже показывал весьма приблизительные значения температуры.  Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления.

Дальнейшая история

Друг Галилея, врач из Падуи Санторио, в своём труде «Комментарий к врачебному искусству Галена», вышедшем в 1612 году, описал схему устройства ртутного термометра[1]. Вскоре после этого, в 1617 году, схему термометра описал также астроном и математик Джузеппе Бьянкани. Термометры того времени не могли быть использованы для количественного измерения температуры, и использовали свойство воздуха расширяться или сжиматься при изменении температуры, перемещая столб воды[1].

Дальнейшее совершенствование устройства термометра принадлежит немецкому учёному Отто фон Герике (1602—1686) веке[1]. По предложению Фердинандо II Медичи, великого герцога Тосканского, фон Герике стал использовать в термометрах вместо воздуха окрашенный спирт[1].

По некоторым данным, друг Галилея венецианский математик Франческо Сагредо[en] ввёл в термоскоп первый вариант шкалы, по-видимому, то же сделал в Англии физик Роберт Фладд в 1638 году[3][4]. В 1701 году датский физик и астроном Оле Рёмер добавил в термоскоп температурную шкалу, которая стала прообразом шкалы Фаренгейта, который посещал Рёмера в 1708 году[5].

См. также

Примечания

Ссылки

  • The Galileo Project, «The Thermometer»
  • Benedict, Robert P., 1984. Chapter 1, «Early attempts to measure degrees of heat», in Fundamentals of Temperature, Pressure and Flow Measurement, 3rd ed, Wiley ISBN 0-471-89383-8.

www.wikipedia.green

Термоскоп — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Термоско́п (греч. θέρμη [термо] «тепло» + σκοπέω [скопео] «смотрю») — устройство, которое показывает изменения температуры, родоначальник современных термометров. Типичная конструкция термоскопа представляет собой трубку, в которой жидкость поднимается и опускается при изменении температуры. В начале XVIII века был оснащён шкалой, приблизившись к виду современных термометров.

Функции

Существуют оценки, что первый термоскоп сконструировал итальянский физик Галилео Галилей примерно в 1592—1600 годах[1]. В то же время во времена Галилея уже использовались устройства, основанные на использовании расширения тел от тепла и давления, они применялись как в медицине, так и для сооружения фонтанов[2]. Сам принцип действия термоскопа был известен ещё в Древней Греции, о нём упоминал, в частности, Эмпедокл в своей книге «О природе» в 460 г. до н. э[2].

Большие термоскопы, размещенные на открытом воздухе, создавали иллюзию работы «вечного двигателя»[2].

Работа Галилея с термоскопом привела его к разработке атомистической концепции тепловых процессов, опубликованной в книге Il Saggiator в 1623 году[2].

Видео по теме

Использование прибора

Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нём становился меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Этот прибор назвали термоскопом. Конечно, он тоже показывал весьма приблизительные значения температуры.  Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления.

Дальнейшая история

Друг Галилея, врач из Падуи Санторио, в своём труде «Комментарий к врачебному искусству Галена», вышедшем в 1612 году, описал схему устройства ртутного термометра[1]. Вскоре после этого, в 1617 году, схему термометра описал также астроном и математик Джузеппе Бьянкани. Термометры того времени не могли быть использованы для количественного измерения температуры, и использовали свойство воздуха расширяться или сжиматься при изменении температуры, перемещая столб воды[1].

Дальнейшее совершенствование устройства термометра принадлежит немецкому учёному Отто фон Герике (1602—1686) веке[1]. По предложению Фердинандо II Медичи, великого герцога Тосканского, фон Герике стал использовать в термометрах вместо воздуха окрашенный спирт[1].

По некоторым данным, друг Галилея венецианский математик Франческо Сагредо[en] ввёл в термоскоп первый вариант шкалы, по-видимому, то же сделал в Англии физик Роберт Фладд в 1638 году[3][4]. В 1701 году датский физик и астроном Оле Рёмер добавил в термоскоп температурную шкалу, которая стала прообразом шкалы Фаренгейта, который посещал Рёмера в 1708 году[5].

См. также

Примечания

Ссылки

  • The Galileo Project, «The Thermometer»
  • Benedict, Robert P., 1984. Chapter 1, «Early attempts to measure degrees of heat», in Fundamentals of Temperature, Pressure and Flow Measurement, 3rd ed, Wiley ISBN 0-471-89383-8.

wikipedia.green

Старинный термометр Галилея. Научные игрушки

Старинный термометр Галилея. Научные игрушки

07.2011

Ну да, не совсем точно, зато красиво и располагает к раздумьям ... Это Вам не просто посмотреть температуру на современном термометре, около него можно сидеть долго, рассматривать и философствовать, как в японском саду камней. А если вспомнить, что первым, кто смотрел на него, был великий Галилей, то почти физически начинаешь ощущать сопричастность к великому изобретению.

Термометр Галилея - это историческая реликвия. Когда-то в средние века великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642 г.) установил, что при различных температурах плотность жидкостей меняется. Этот принцип и лежит в основе работы термометра, а сам термометр назван в честь Галилея.

Однако, изобретен этот термометр был в 1641 году Фердинандом II герцегом Тосканским из рода Медичи.

Термометр представляет собой закрытый сверху цилиндр с жидкостью, внутри которой плавают полые стеклянные шарики, одни шарики плавают на поверхности, другие погружены в жидкость и плавают внутри нее, а могут и лежать на дне.

В термометрах бывает от 4 до 17 шариков различной расцветки или же заполненных различной жидкостью. На стеклянных шариках подвешены пломбы, на которых цифрами указаны разные значения температуры. Температурная шкала может быть также и на самом цилиндре. Термометры Галилея могут показывать температуру от 14 до 30 градусов по Цельсию.

Правда, чтобы получить показания термометра требуется немного подождать, также он не очень точен, но для бытовых нужд годится!

Шарики изготовлены так, что их средняя плотность разная, поэтому они обладают различнной плавучестью. Если температура жидкости повышается, она расширяется, ее плотность уменьшается, и меняется (уменьшается) Архимедова сила, действующая на шарики. Их плавучесть меняется. Шарики, плававшие раньше на поверхности, опускаются и колеблются уже внутри жидкости, а шарики, плававшие первоначально внутри жидкости, теперь тонут. Обратное происходит при охлаждении жидкости.

Коэффициент расширения стекла в 10 и более раз меньше, чем у жидкости, поэтому практически его можно не учитывать.

Все шарики калибруются. Зная среднюю плотность шариков, их помещают в цилиндр в порядке их плавучести, самый тяжелый шарик вниз, полегче сверху и т.д.

В широком цилиндре все шарики, чья средняя плотность меньше плотности жидкости, будут плавать на поверхности. Поэтому термометр хорошо работает, когда диаметр цилиндра немногим больше, чем диаметр шариков. Шарики в жидкости располагаютс друг под другом и самый нижний плавающий шарик показывает температуру.

Цилиндр закрыт сверху, чтобы жидкость не проливалась и не испарялась, чтобы туда не попадала грязь.

Делают и многоцилиндровые термометры, где в каждом цилиндре плавает свой шарик.

При изготовлении термометров Галилея основополагающим является определение плотности шариков и установка соответствующих пломб на них.

Вода не очень хорошо подходит для таких термометров из-за маленького коэффициента расширения, поэтому у каждого изготовителя термометров свои секреты, какой жидкостью наполнять термометры.

В таком виде термометр Галилея существует уже многие столетия.

class-fizika.ru