Кой е изобретил живака? Термометърът е уред за измерване на температурата на въздуха. Видове температурни скали

Той създава нещо като термобароскоп (термоскоп). По това време Галилей изучавал Херон от Александрия, който вече бил описал подобно устройство, но не за измерване на градуси на топлина, а за издигане на вода чрез нагряване. Термоскопът беше малка стъклена топка със запоена към нея стъклена тръба. Топката се нагрява леко и краят на тръбата се спуска в съд с вода. След известно време въздухът в топката се охлади, налягането му намаля и водата под въздействието на атмосферното налягане се издигна в тръбата до определена височина. Впоследствие, със затопляне, налягането на въздуха в топката се увеличи и нивото на водата в тръбата намаля при охлаждането й, но водата в нея се повиши. С помощта на термоскоп беше възможно да се прецени само промяната в степента на нагряване на тялото: той не показваше числови температурни стойности, тъй като нямаше скала. Освен това нивото на водата в тръбата зависи не само от температурата, но и от атмосферното налягане. През 1657 г. термоскопът на Галилей е подобрен от флорентински учени. Те оборудваха устройството с везна за зърна и изпомпваха въздуха от резервоара (топката) и тръбата. Това направи възможно не само качествено, но и количествено сравняване на телесните температури. Впоследствие термоскопът е сменен: той е обърнат наопаки и вместо вода в тръбата е налят алкохол и съдът е изваден. Работата на това устройство се основава на разширяването на мерките; температурите на най-горещите летни и най-студените зимни дни бяха взети като „постоянни“ точки. Изобретяването на термометъра също се приписва на лорд Бейкън, Робърт Флуд, Санкториус, Скарпи, Корнелиус Дреббел ( Корнелиус Дреббел), Порт и Саломон дьо Ко, който пише по-късно и отчасти поддържа лични отношения с Галилей. Всички тези термометри бяха въздушни термометри и се състоеха от съд с тръба, съдържаща въздух, отделена от атмосферата с воден стълб; те променяха показанията си както от промените в температурата, така и от промените в атмосферното налягане.

Живачен медицински термометър

Термометрите с течност са описани за първи път в град „Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento“, където се говори за предмети, които отдавна са правени от квалифицирани занаятчии, наречени „Confia“, които нагряват стъклото върху раздухнатия огън на лампа и направете Прави невероятни и много деликатни продукти. Отначало тези термометри бяха пълни с вода и се спукаха, когато замръзнаха; Използването на винен алкохол за тази цел започва през 1654 г. по идея на Великия херцог на Тоскана Фердинанд II. Флорентинските термометри не само са изобразени в Saggi, но са запазени в няколко копия до днес в Галилейския музей във Флоренция; тяхното приготвяне е описано подробно.

Първо майсторът трябваше да направи разделения върху тръбата, като вземе предвид нейните относителни размери и размерите на топката: разделенията бяха нанесени с разтопен емайл върху тръбата, нагрята в лампа, всяка десета беше обозначена с бяла точка и другите с черно. Обикновено правеха 50 деления по такъв начин, че когато снегът се топи, алкохолът не пада под 10, а на слънце не надвишава 40. Добрите майстори направиха такива термометри толкова успешно, че всички те показваха една и съща температурна стойност под същите условия, но това не беше така, можеше да се постигне, ако тръбата беше разделена на 100 или 300 части, за да се получи по-голяма точност. Термометрите бяха напълнени чрез нагряване на топката и спускане на края на тръбата в алкохол; пълненето беше завършено с помощта на стъклена фуния с тънък край, която пасваше свободно в доста широка тръба. След регулиране на количеството течност, отворът на тръбата се запечатва с уплътнителен восък, наречен "уплътнител". От това става ясно, че тези термометри са големи и могат да се използват за определяне на температурата на въздуха, но все още са неудобни за други, по-разнообразни експерименти, а градусите на различните термометри не са сравними помежду си.

Шведският физик по Целзий най-накрая установява и двете постоянни точки, топящ се лед и кипяща вода, през 1742 г., но първоначално той поставя 0° при точката на кипене и 100° при точката на замръзване и приема обратното обозначение само по съвет на М. Щьормер. Оцелелите примери на термометри за Фаренхайт се отличават с прецизното си изпълнение. Въпреки това, "обърнатата" скала се оказа по-удобна, на която температурата на топене на леда беше обозначена с 0 C, а точката на кипене - 100 C. Такъв термометър е използван за първи път от шведски учени, ботаник К. Линей и астроном М. Стремер. Този термометър е широко използван.

За информация относно отстраняването на разлят живак от счупен термометър вижте статията Демеркуризация

Механични термометри

Механичен термометър

Прозоречен механичен термометър

Този тип термометър работи на същия принцип като течните термометри, но като сензор обикновено се използва метална спирала или биметална лента.

Електрически термометри

Медицински електрически термометър

Принципът на работа на електрическите термометри се основава на промяната в съпротивлението на проводника при промяна на температурата на околната среда.

По-широката гама от електрически термометри се основава на термодвойки (контактът между метали с различна електроотрицателност създава зависима от температурата контактна потенциална разлика).

Домашна метеорологична станция

Най-точни и стабилни във времето са съпротивителните термометри на основата на платинена тел или платинено покритие върху керамика. Най-широко използваните са PT100 (съпротивление при 0 °C - 100Ω) PT1000 (съпротивление при 0 °C - 1000Ω) (IEC751). Зависимостта от температурата е почти линейна и се подчинява на квадратичен закон при положителни температури и уравнение от четвърта степен при отрицателни температури (съответните константи са много малки и при първо приближение тази зависимост може да се счита за линейна). Температурен диапазон −200 - +850 °C.

Следователно съпротивлението при T°C, устойчивост при 0 °C и константи (за устойчивост на платина) -

Оптични термометри

Оптичните термометри ви позволяват да записвате температура чрез промяна на нивото на осветеност, спектъра и други параметри (вижте Измерване на температурата с оптични влакна) при промяна на температурата. Например инфрачервени измерватели на телесната температура.

Инфрачервени термометри

Инфрачервеният термометър ви позволява да измервате температурата без директен контакт с човек. В някои страни отдавна има тенденция да се изоставят живачните термометри в полза на инфрачервените, не само в лечебните заведения, но и на ниво домакинство.

Инфрачервеният термометър има редица неоспорими предимства, а именно:

безопасност на употреба (дори при сериозни механични повреди няма заплаха за здравето)
по-висока точност на измерване
минимално време за процедура (измерването се извършва в рамките на 0,5 секунди)
възможност за групово събиране на данни

Технически термометри

Техническите течни термометри се използват в предприятия от селското стопанство, нефтохимическата, химическата, минната и металургичната промишленост, машиностроенето, жилищното строителство, транспорта, строителството, медицината, накратко, във всички сфери на живота.

Има следните видове технически термометри:

термометри технически течни ТТЖ-М;
биметални термометри TB, TBT, TBI;
селскостопански термометри ТС-7-М1;
максимални термометри SP-83 M;
нискоградусови термометри за специални камери SP-100;
специални виброустойчиви термометри SP-V;
живачни термометри, електроконтактни ТПК;
лабораторни термометри TLS;
термометри за петролни продукти TN;
термометри за изследване на петролни продукти TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.

Живачен медицински термометър

Електронни термометри

Медицински електронен термометър

Принципът на работа на електронните термометри се основава на промяната в съпротивлението на проводника при промяна на температурата на околната среда.

По-широката гама от електронни термометри са базирани на термодвойки (контактът между метали с различна електроотрицателност създава контактна потенциална разлика, която зависи от температурата).

Домашна метеорологична станция

R T = R 0 [ 1 + A T + B T 2 + C T 3 (T − 100) ] (− 200 ∘ C< T < 0 ∘ C) , {\displaystyle R_{T}=R_{0}\left\;(-200\;{}^{\circ }\mathrm {C} R T = R 0 [ 1 + A T + B T 2 ] (0 ∘ C ≤ T< 850 ∘ C) . {\displaystyle R_{T}=R_{0}\left\;(0\;{}^{\circ }\mathrm {C} \leq T<850\;{}^{\circ }\mathrm {C}).}

Оттук, R T (\displaystyle R_(T))съпротивление при T°C, R 0 (\displaystyle R_(0))съпротивление при 0 °C и константи (за устойчивост на платина) -

A = 3,9083 × 10 − 3 ∘ C − 1 (\displaystyle A=3,9083\умножено на 10^(-3)\;()^(\circ )\mathrm (C) ^(-1)) B = − 5,775 × 10 − 7 ∘ C − 2 (\displaystyle B=-5,775\умножено по 10^(-7)\;()^(\circ )\mathrm (C) ^(-2)) C = − 4,183 × 10 − 12 ∘ C − 4 . (\displaystyle C=-4,183\пъти 10^(-12)\;()^(\circ )\mathrm (C) ^(-4.)

Оптични термометри

Инфрачервени термометри

Технически термометри

Техническите термометри се използват в предприятия от селското стопанство, нефтохимическата, химическата, минната и металургичната промишленост, машиностроенето, жилищното строителство, транспорта, строителството, медицината, с една дума във всички сфери на живота.

Санторио беше не само лекар, но и анатом и физиолог. Работи в Полша, Унгария и Хърватия, активно изучава процеса на дишане, „невидимите изпарения“ от повърхността на кожата и провежда изследвания в областта на човешкия метаболизъм. Санторио провежда експерименти върху себе си и, изучавайки характеристиките на човешкото тяло, създава много измервателни уреди - устройство за измерване на силата на пулсация на артериите, везни за наблюдение на промените в човешкото тегло и първия живачен термометър.

Трима изобретатели

Днес е доста трудно да се каже кой точно е създал термометъра. Изобретяването на термометъра се приписва на много учени едновременно - Галилео, Санторио, лорд Бейкън, Робърт Флуд, Скарпи, Корнелиус Дреббел, Порте и Саломон де Ко. Това се дължи на факта, че много учени едновременно работиха върху създаването на устройство, което да помогне за измерване на температурата на въздуха, почвата, водата и хората.

Няма описание на това устройство в собствените писания на Галилео, но неговите ученици свидетелстват, че през 1597 г. той е създал термоскоп - апарат за издигане на вода с помощта на топлина. Термоскопът беше малка стъклена топка със запоена към нея стъклена тръба. Разликата между термоскопа и съвременния термометър е, че в изобретението на Галилей вместо живака се разширява въздухът. Освен това можеше да се използва само за преценка на относителната степен на нагряване или охлаждане на тялото, тъй като все още нямаше скала.

Термометър за оранжерии, 1798 г. Снимка: www.globallookpress.com

Санторио от университета в Падуа създаде свое собствено устройство, с което беше възможно да се измери температурата на човешкото тяло, но устройството беше толкова обемисто, че беше монтирано в двора на къща. Изобретението на Санторио имаше формата на топка и продълговата навиваща се тръба, върху която бяха начертани деления; свободният край на тръбата беше пълен с оцветена течност. Неговото изобретение датира от 1626 г.

През 1657 г. флорентински учени подобриха термоскопа Галилео, по-специално като оборудваха устройството със скала за мъниста.

По-късно учените се опитаха да подобрят устройството, но всички термометри бяха въздушни и техните показания зависеха не само от промените в телесната температура, но и от атмосферното налягане.

Първите течни термометри са описани през 1667 г., но те се спукаха, ако водата замръзна, така че те започнаха да използват винен алкохол, за да ги създадат. Изобретяването на термометър, чиито данни няма да се определят от промените в атмосферното налягане, се случи благодарение на експериментите на физика Еванджелиста Торичели, ученик на Галилей. В резултат на това термометърът беше напълнен с живак, обърнат с главата надолу, към топката беше добавен оцветен алкохол и горният край на тръбата беше запечатан.

Единична скала и живак

Дълго време учените не можеха да намерят отправни точки, разстоянието между които да се раздели равномерно.

Първоначалните данни за скалата бяха точките на размразяване на леда и разтопеното масло, точката на кипене на водата и някои абстрактни понятия като „значителна степен на студ“.

Термометър с модерна форма, най-подходящ за домашна употреба, с точна скала за измерване е създаден от немския физик Габриел Фаренхайт. Той описва своя метод за създаване на термометър през 1723 г. Първоначално Фаренхайт създава два алкохолни термометъра, но след това физикът решава да използва живак в термометъра. Скалата на Фаренхайт се основава на три установени точки:

първата точка беше равна на нула градуса - това е температурата на състава на вода, лед и амоняк;
втората, обозначена като 32 градуса, е температурата на сместа от вода и лед;
третата, точката на кипене на водата, беше 212 градуса.

По-късно везната е кръстена на своя създател.

Днес най-разпространена е скалата на Целзий, скалата на Фаренхайт все още се използва в САЩ и Англия, а скалата на Келвин се използва в научните изследвания.

Но шведският астроном, геолог и метеоролог Андерс Целзий най-накрая установи и двете постоянни точки - топящ се лед и вряща вода - през 1742 г. Той разделя разстоянието между точките на 100 интервала, като числото 100 отбелязва точката на топене на леда, а 0 - точката на кипене на водата.

Днес скалата на Целзий се използва обърната, т.е. точката на топене на леда се приема за 0°, а точката на кипене на водата като 100°.

Според една версия скалата е била „преобърната“ от неговите съвременници и сънародници, ботаникът Карл Линей и астрономът Мортен Стремер, след смъртта на Целзий, но според друга самият Целзий е обърнал скалата си по съвет на Стремер.

През 1848 г. английският физик Уилям Томсън (лорд Келвин) доказва възможността за създаване на абсолютна температурна скала, където референтната точка е стойността на абсолютната нула: -273,15 ° C - при тази температура по-нататъшното охлаждане на телата вече не е възможно.

Още в средата на 18 век термометрите стават търговски артикул и се изработват от занаятчии, но термометрите навлизат в медицината много по-късно, в средата на 19 век.

Съвременни термометри

Ако през 18 век имаше „бум“ на открития в областта на системите за измерване на температурата, днес все повече се работи за създаване на методи за измерване на температурата.

Обхватът на приложение на термометрите е изключително широк и е от особено значение за живота на съвременния човек. Термометър извън прозореца отчита температурата навън, термометър в хладилника помага да се контролира качеството на съхранение на храната, термометър във фурната ви позволява да поддържате температурата при печене, а термометърът измерва телесната температура и помага да се оценят причините за лошо здраве.

Живачните термометри се заменят с електронни или цифрови термометри, които работят на базата на вграден метален сензор. Има и специални термоленти и инфрачервени термометри.

Вероятно първото устройство, което можеше, ако не да измери, то поне да оцени температурата Термоскоп Галилео : колба с размерите на пилешко яйце, чието гърло беше тънко като житен стрък, се напълни до половината с вода и се потопи в чаша. Въпреки тази простота, устройството беше много чувствително, въпреки че реагираше, освен на температура, и на налягането на въздуха.

През 1636 г. думата се появява за първи път "термометър" . Така се казваше устройство на холандеца К. Дреббел — "Инструмент Дреббел" за измерване на температура, имащ до 8 деления.

Термос на оп Галилео. Рисунка от около 17 век.

I. Нюто н в работа 1701 „По скалата на градуса топлина и студ“ описано 12 степенна скала , 0 0 което съответства на температурата на замръзване на водата и 12° на телесната температура на здрав човек. Всички тези и много други термометри бяха газови термометри: при нагряване въздухът се разширяваше.

Първият течен термометър, подобен на съвременния термометър, е направен от немския физик Г. Фаренхайт през 1724 г.. След като конструира алкохолни и живачни термометри повече от петнадесет години, той измисли как да ги направи идентични и по-точни показания: трябва да вземете няколко точки с известна температура, да нанесете техните стойности върху скалите и да разделите разстоянията между тях.

Фаренхайт взе най-ниската температура от изключително суровата зима на 1709 г. като 0° и впоследствие я имитира в смес от готварска сол и амоняк с лед. Като втора отправна точка той взе температурата на топящия се лед и раздели този сегмент на 32 градуса. Третата точка - температурата на човешкото тяло - се оказа почти 98, а точката на кипене на водата - 212.

Във филмовия сценарий на А. Гайдар „Комендантът на снежната крепост“ има следния епизод:

„Бавачката посочва Саша:

- Виж, татко, той има температура.

– Всеки човек има температура.

„Той има температура сто градуса“, казва Женя.

„Не всеки има това“, съгласява се лекарят.

Диалогът неизменно предизвиква весело вълнение сред малките читатели, но децата в САЩ и Англия, където все още е прието Фаренхайт , комедията му може да не бъде оценена: температурата на пациента е 100° - само лека треска, която може да има почти всеки - 37,8° C.

Използва се във Франция и Русия Скала на Реомюр , създаден през 1730 г.

Ком Естествен термометър от началото на 20 век със скали по Целзий и Реомюр.

Р. Реомюр. Термометри от този тип се използват у нас до 30-те години на 20 век.

Френски натуралист, широко скроен учен, „Плиний от 18 век“, както го наричат съвременниците му, Р. Реомюризгради го в съответствие с топлинното разширение на течността. Откривайки, че при нагряване смес от вода и алкохол се разширява с 80 хилядни от обема си между температурата на замръзване и температурата на кипене на водата (съвременната стойност е 0,084), Reaumur раздели този интервал на 80 градуса.

Малко по-рано, в началото на 18 век, термометрите на петербургския академик Дж. Делил със 150-градусова скала в същия температурен диапазон са били широко разпространени в Русия, но не са продължили дълго. Тези, които ги изгониха Термометри Réaumur са били използвани почти два века и едва преди около 50-60 години най-накрая отстъпи място на термометрите по Целзий с модерна 100-градусова скала .

До края на 18-ти век броят на различните температурни скали достигна две дузини, което беше едновременно неудобно и ненужно. Освен това скоро стана ясно, че дори внимателно калибрирани инструменти с различни течности показват различни температури. При 50°C живачният термометър показваше 43°C със спирт, термометърът със зехтин -49°C, с чиста вода - 25,6°C, а със солена вода - 45,4°C.

Намерих изход известният английски физик У. Томсън (лорд Келвин) . През 1848 г. той предлага да се измерва не температурата, а количеството топлина, което в определен процес, наречен Цикъл на Карно , се предава от горещо тяло към студено: определя се само от техните температури и е напълно независимо от нагрятото вещество. В термодинамичната или абсолютна температурна скала, изградена на този принцип, Единицата за температура се нарича келвин .

Термодинамичната скала беше добра за всички,аз едно: в ежедневната практика топлинните измервания с последващи изчисления са изключително неудобни и Цикъл на Карно, перфектно проучен теоретично, е трудно да се възпроизведе извън специализирана метрологична лаборатория. Затова на негова основа през 1968 г. окончателно се създава Международна практическа температурна скала (MPTS-68) , който се основава на 11 възпроизводими референтни точки между тройна точка във водород (13,81 К) и температура на втвърдяване на злато (1337,58 К ) и се отклонява от термодинамичната скала в областта на кипене на водата само с 0,005 K. Тази скала се използва и днес.

Понякога се среща в английската и американската научна литература абсолютна скала на шотландеца У. Ранкин (средата на XIX век), един от създателите на техническата термодинамика. Неговата нулева точка съвпада с 0 К, и степен Ранкин равен по големина на градус по Фаренхайт.

От всички много температурни скали само четири са достигнали нашето време, въпреки че това очевидно е твърде много. В науката температурата се изразява в Келвин, но в живота използваме Целзий и понякога виждаме скалите на Реомюр и Фаренхайт.

Може да се направи чрез специални отношения (формули) или автоматично на страниците на нашия уебсайт (следвайте връзката вляво).

Мегалов А.

Температурата е един от най-важните показатели, който се използва в различни отрасли на природните науки и технологиите. Във физиката и химията се използва като една от основните характеристики на равновесното състояние на изолирана система, в метеорологията - като основна характеристика на климата и времето, в биологията и медицината - като най-важната величина, която определя жизнените функции.

Изтегли:

Преглед:

За да използвате визуализацията, създайте акаунт в Google и влезте в него: https://accounts.google.com

Преглед:

За да използвате визуализации на презентации, създайте акаунт в Google и влезте в него: https://accounts.google.com

Надписи на слайдове:

Презентация на тема: „История на изобретяването на термометри“ Презентацията беше направена от ученик от Общинска образователна институция „Гимназия № 2“ 10 „А“ клас Мегалов Артем

Термоскопът на Галилео Галилей През 1592 г. Галилео Галилей създава термоскопа. Термоскопът беше малка стъклена топка със запоена стъклена тръба. Топката се нагрява и краят на тръбата се потапя във вода. Когато топката се охлади, налягането в нея намаля и водата в тръбата под въздействието на атмосферното налягане се издигна до определена височина. Със затоплянето на времето нивото на водата в тръбите спадна. Недостатъкът на устройството беше, че можеше да се използва само за преценка на относителната степен на нагряване или охлаждане на тялото, тъй като все още нямаше скала.

Флорентински термометри По-късно флорентински учени подобриха термоскопа на Галилей, като добавиха скала от мъниста и изпомпваха въздуха от балона. През 17 век въздушният термоскоп е превърнат в алкохолен термоскоп от флорентинския учен Торичели. Устройството се обръща с главата надолу, съдът с вода се изважда и в тръбата се налива алкохол. Работата на устройството се основаваше на разширяването на алкохола при нагряване - сега показанията не зависеха от атмосферното налягане. Това беше един от първите течни термометри. Термометър Флоренция

Две крайни точки По това време показанията на инструмента все още не са съгласувани едно с друго, тъй като при калибрирането на скалите не е взета предвид конкретна система. През 1694 г. Карло Реналдини предложи температурата на топене на леда и точката на кипене на водата да се приемат като две крайни точки.

Живачният термометър на Фаренхайт През 1714 г. Д. Г. Фаренхайт прави живачен термометър. Той маркира три фиксирани точки на скалата: 32°F е точката на замръзване на физиологичния разтвор, 96°F е температурата на човешкото тяло и 212°F е точката на кипене на водата. Термометърът по Фаренхайт се използва в англоговорящите страни до 70-те години на 20 век и все още се използва в САЩ.

Скалата на французина Reaumur Друга скала е предложена от френския учен Reaumur през 1730 г. Той експериментира с алкохолен термометър и стига до извода, че може да се конструира скала в съответствие с термичното разширение на алкохола. След като установи, че използваният от него алкохол, смесен с вода в съотношение 5:1, се разширява в съотношение 1000:1080, ученият предложи да се използва скала от 0 до 80 градуса. Приемайки температурата на топене на леда като 0°, а температурата на кипене на водата при нормално атмосферно налягане като 80°.

Скала на Андерс Целзий През 1742 г. Андерс Целзий предлага скала за живачен термометър, в която интервалът между крайните точки е разделен на 100 градуса. В същото време първоначално точката на кипене на водата беше определена като 0 °, а температурата на топене на леда като 100 °. Въпреки това, в тази форма мащабът се оказа неудобен и по-късно астрономът М. Стремер и ботаникът К. Линей решиха да разменят екстремните точки.

Различни термометри и скали M. V. Lomonosov предложи течен термометър със скала от 150. I. G. Lambert е отговорен за създаването на въздушен термометър със скала от 375 °, където една хилядна от разширението на обема на въздуха се приема за един градус. Имаше и опити за създаване на термометър, базиран на разширяването на твърдите вещества. Така през 1747 г. холандецът П. Мушенбруг използва разширяването на желязна пръчка, за да измери точката на топене на редица метали.

Абсолютна скала на Келвин В температурните скали, обсъдени по-горе, референтната точка е произволна. В началото на 19 век английският учен лорд Келвин предлага абсолютна термодинамична скала. В същото време Келвин обосновава концепцията за абсолютната нула, обозначаваща температурата, при която топлинното движение на молекулите престава. По Целзий е -273,15 °C.

Как е било тогава Това е основната история на появата на термометъра и термометричните везни. Днес в научните изследвания се използват термометри със скали по Целзий, Фаренхайт (в САЩ) и Келвин

Както е сега Понастоящем температурата се измерва с помощта на инструменти, чието действие се основава на различните термометрични свойства на течности, газове и твърди вещества. Днес има много устройства, използвани в промишлеността, в ежедневието и в научните изследвания - разширителни термометри и лабораторно оборудване, термоелектрически и съпротивителни термометри, както и пирометрични термометри, които ви позволяват да измервате температурата по безконтактен начин.