A creat ceva ca un termobaroscop (termoscop). Galileo studia în acest moment Heron din Alexandria, care descrisese deja un dispozitiv similar, dar nu pentru măsurarea gradelor de căldură, ci pentru ridicarea apei prin încălzire. Termoscopul era o minge mică de sticlă cu un tub de sticlă lipit de ea. Bila a fost ușor încălzită și capătul tubului a fost coborât într-un vas cu apă. După ceva timp, aerul din minge s-a răcit, presiunea acesteia a scăzut și apa, sub influența presiunii atmosferice, s-a ridicat în tub la o anumită înălțime. Ulterior, odată cu încălzirea, presiunea aerului din minge a crescut și nivelul apei din tub a scăzut pe măsură ce se răcea, dar apa din ea a crescut. Folosind un termoscop, a fost posibil să se judece doar modificarea gradului de încălzire a corpului: nu a arătat valori numerice ale temperaturii, deoarece nu avea o scară. În plus, nivelul apei din tub depindea nu numai de temperatură, ci și de presiunea atmosferică. În 1657, termoscopul lui Galileo a fost îmbunătățit de oamenii de știință florentini. Ei au echipat dispozitivul cu o scară de mărgele și au pompat aerul din rezervor (minge) și tub. Acest lucru a făcut posibilă nu numai compararea calitativă, ci și cantitativă a temperaturilor corpului. Ulterior, termoscopul a fost schimbat: a fost răsturnat, iar în loc de apă a fost turnat alcool în tub și vasul a fost îndepărtat. Funcționarea acestui dispozitiv s-a bazat pe extinderea măsurilor; temperaturile din cele mai călduroase zile de vară și cele mai reci zile de iarnă au fost luate drept puncte „constante”. Invenția termometrului este atribuită și lui Lord Bacon, Robert Fludd, Sanctorius, Scarpi, Cornelius Drebbel ( Cornelius Drebbel), Porte și Salomon de Caus, care au scris mai târziu și au avut parțial relații personale cu Galileo. Toate aceste termometre erau termometre de aer și constau dintr-un vas cu un tub care conținea aer separat de atmosferă printr-o coloană de apă; și-au schimbat citirile atât în ​​funcție de schimbările de temperatură, cât și de modificările presiunii atmosferice.

Termometru medical cu mercur

Termometrele cu lichid sunt descrise pentru prima dată în orașul „Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento”, unde se vorbește despre ele ca obiecte care au fost de multă vreme realizate de artizani pricepuți, numiți „Confia”, care încălzesc sticla. pe focul suflat al unei lămpi și face Produse uimitoare și foarte delicate. La început aceste termometre au fost umplute cu apă și au izbucnit când a înghețat; Folosirea alcoolului de vin în acest scop a început în 1654 la gândul Marelui Duce al Toscana Ferdinand al II-lea. Termometrele florentine nu sunt reprezentate doar în Saggi, ci au fost păstrate în mai multe exemplare până astăzi în Muzeul Galileian, din Florența; pregătirea lor este descrisă în detaliu.

Mai întâi, maestrul a trebuit să facă diviziuni pe tub, ținând cont de dimensiunile sale relative și de dimensiunile mingii: diviziunile au fost aplicate cu email topit pe tubul încălzit într-o lampă, fiecare zecime era indicată printr-un punct alb și celelalte prin negru. De obicei făceau 50 de diviziuni în așa fel încât, atunci când zăpada se topește, alcoolul să nu scadă sub 10, iar la soare să nu se ridice peste 40. Meșteri buni au realizat astfel de termometre cu atâta succes încât toate au arătat aceeași valoare a temperaturii sub aceleași condiții, dar acest lucru nu a fost cazul ar putea fi realizat dacă tubul a fost împărțit în 100 sau 300 de părți pentru a obține o precizie mai mare. Termometrele au fost umplute prin încălzirea mingii și coborând capătul tubului în alcool; umplerea a fost completată folosind o pâlnie de sticlă cu un capăt subțire care se potrivește liber într-un tub destul de lat. După reglarea cantității de lichid, deschiderea tubului a fost sigilată cu ceară de etanșare, numită „sealant”. Din aceasta rezultă clar că aceste termometre erau mari și puteau fi folosite pentru a determina temperatura aerului, dar erau încă incomod pentru alte experimente, mai diverse, iar gradele diferitelor termometre nu erau comparabile între ele.

Fizicianul suedez Celsius a stabilit în cele din urmă ambele puncte constante, gheața de topire și apa clocotită, în 1742, dar inițial a pus 0° la punctul de fierbere și 100° la punctul de îngheț și a adoptat denumirea inversă doar la sfatul lui M. Störmer. Exemplele supraviețuitoare de termometre Fahrenheit se disting prin execuția lor meticuloasă. Cu toate acestea, scara „inversată” s-a dovedit a fi mai convenabilă, pe care temperatura de topire a gheții a fost desemnată 0 C, iar punctul de fierbere 100 C. Un astfel de termometru a fost folosit pentru prima dată de oamenii de știință suedezi, botanistul K. Linnaeus și astronomul M. Stremer. Acest termometru este utilizat pe scară largă.

Pentru informații despre îndepărtarea mercurului vărsat dintr-un termometru spart, consultați articolul Demercurizarea

Termometre mecanice

Termometru mecanic

Termometru mecanic pentru geam

Acest tip de termometru funcționează pe același principiu ca și termometrele pentru lichide, dar ca senzor se folosește de obicei o spirală metalică sau o bandă bimetală.

Termometre electrice

Termometru electric medical

Principiul de funcționare al termometrelor electrice se bazează pe modificarea rezistenței conductorului atunci când temperatura ambientală se modifică.

Gama mai largă de termometre electrice se bazează pe termocupluri (contactul dintre metale cu electronegativitate diferită creează o diferență de potențial de contact dependentă de temperatură).

Stație meteo de acasă

Cele mai precise și mai stabile în timp sunt termometrele de rezistență pe bază de sârmă de platină sau acoperire cu platină pe ceramică. Cele mai utilizate sunt PT100 (rezistență la 0 °C - 100Ω) PT1000 (rezistență la 0 °C - 1000Ω) (IEC751). Dependența de temperatură este aproape liniară și respectă o lege pătratică la temperaturi pozitive și o ecuație de gradul al patrulea la temperaturi negative (constantele corespunzătoare sunt foarte mici, iar la o primă aproximare această dependență poate fi considerată liniară). Interval de temperatură −200 - +850 °C.

Prin urmare, rezistența la T°C, rezistență la 0 °C și constante (pentru rezistența la platină) -

Termometre optice

Termometrele optice vă permit să înregistrați temperatura modificând nivelul de luminozitate, spectrul și alți parametri (consultați Măsurarea temperaturii pe fibră optică) pe măsură ce temperatura se schimbă. De exemplu, contoare de temperatură corporală cu infraroșu.

Termometre cu infrarosu

Un termometru cu infraroșu vă permite să măsurați temperatura fără contact direct cu o persoană. În unele țări, a existat de multă vreme tendința de a abandona termometrele cu mercur în favoarea celor cu infraroșu, nu doar în instituțiile medicale, ci și la nivelul gospodăriei.

Un termometru cu infraroșu are o serie de avantaje incontestabile, și anume:

• siguranța utilizării (chiar și cu deteriorări mecanice grave, nu există nicio amenințare pentru sănătate)
• precizie de măsurare mai mare
• timpul minim de procedură (măsurarea se efectuează în 0,5 secunde)
• posibilitatea colectării datelor de grup

Termometre tehnice

Termometrele tehnice lichide sunt folosite la întreprinderile din agricultură, petrochimie, chimie, industria minieră și metalurgică, inginerie mecanică, locuințe și servicii comunale, transport, construcții, medicină, pe scurt, în toate sferele vieții.

Există următoarele tipuri de termometre tehnice:

• termometre tehnice lichide TTZh-M;
• termometre bimetalice TB, TBT, TBI;
• termometre agricole TS-7-M1;
• termometre de maxim SP-83 M;
• termometre de grad scăzut pentru camere speciale SP-100;
• termometre speciale rezistente la vibrații SP-V;
• termometre cu mercur, contact electric TPK;
• termometre de laborator TLS;
• termometre pentru produse petroliere TN;
• termometre pentru testarea produselor petroliere TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Datele inițiale pentru scară au fost punctele de dezgheț ale gheții și untului topit, punctul de fierbere al apei...

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

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

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

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

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

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

Domeniul de aplicare al termometrelor este extrem de larg și are o importanță deosebită pentru viața umană modernă. Un termometru din afara ferestrei raportează temperatura de afară, un termometru din frigider ajută la controlul calității depozitării alimentelor, un termometru din cuptor vă permite să mențineți temperatura atunci când coaceți, iar un termometru măsoară temperatura corpului și ajută la evaluarea cauzelor slabei. sănătate.
Un termometru este cel mai comun tip de termometru și este cel care poate fi găsit în fiecare casă. Cu toate acestea, termometrele cu mercur, care au fost cândva o descoperire strălucitoare de către oamenii de știință, devin acum treptat un lucru din trecut, ca fiind nesigure.
Termometrele cu mercur sunt înlocuite cu termometre electronice sau digitale, care funcționează pe baza unui senzor din metal încorporat.

Înainte de inventarea unui astfel de dispozitiv de măsurare obișnuit și simplu pentru viața noastră de zi cu zi precum starea termică, oamenii puteau judeca doar după senzațiile lor imediate: cald sau rece, cald sau rece.

Istoria termodinamicii a început când în 1592 a creat primul instrument pentru observarea schimbărilor de temperatură, numindu-l termoscop. Termoscopul era o minge mică cu un tub de sticlă lipit. Bila a fost încălzită și capătul tubului a fost scufundat în apă. Când mingea s-a răcit, presiunea din ea a scăzut, iar apa din tub, sub influența presiunii atmosferice, a crescut la o anumită înălțime.

Pe măsură ce vremea s-a încălzit, nivelul apei din tuburi a scăzut. Dezavantajul dispozitivului era că putea fi folosit doar pentru a judeca gradul relativ de încălzire sau răcire a corpului, deoarece nu avea încă o scară.

Mai târziu, oamenii de știință florentini au îmbunătățit termoscopul lui Galileo adăugând o scară de margele și pompând aerul din balon.

În secolul al XVII-lea, termoscopul de aer a fost transformat într-un termoscop cu alcool de către omul de știință florentin Torricelli. Dispozitivul a fost răsturnat, vasul cu apă a fost îndepărtat și s-a turnat alcool în tub. Funcționarea dispozitivului s-a bazat pe expansiunea alcoolului la încălzire - acum citirile nu depind de presiunea atmosferică. Acesta a fost unul dintre primele termometre lichide.

La acel moment, citirile instrumentelor nu erau încă în concordanță între ele, deoarece nu a fost luat în considerare un sistem specific la calibrarea cântarilor. În 1694, Carlo Renaldini a propus să se ia temperatura de topire a gheții și punctul de fierbere al apei ca două puncte extreme.

În 1714 D.G. Fahrenheit a făcut un termometru cu mercur. El a marcat trei puncte fixe pe scară: partea de jos, 32 °F, este punctul de îngheț al soluției saline, 96 ° este temperatura corpului uman, iar partea de sus, 212 °F, este punctul de fierbere al apei. Termometrul Fahrenheit a fost folosit în țările de limbă engleză până în anii 70 ai secolului XX și este încă folosit în SUA.

O altă scară a fost propusă de omul de știință francez Reaumur în 1730. A experimentat cu un termometru cu alcool și a ajuns la concluzia că o scară poate fi construită în conformitate cu dilatarea termică a alcoolului. După ce a stabilit că alcoolul pe care l-a folosit, amestecat cu apă într-un raport de 5:1, se extinde într-un raport de 1000:1080 atunci când temperatura se schimbă de la punctul de îngheț la punctul de fierbere al apei, omul de știință a propus utilizarea unei scale de la 0. la 80 de grade. Luând temperatura de topire a gheții ca 0° și temperatura de fierbere a apei la presiunea atmosferică normală ca 80°.

În 1742, omul de știință suedez Andres Celsius a propus o scară pentru un termometru cu mercur în care intervalul dintre punctele extreme era împărțit la 100 de grade. În același timp, la început punctul de fierbere al apei a fost desemnat ca 0 °, iar temperatura de topire a gheții ca 100 °. Cu toate acestea, în această formă scara s-a dovedit a nu fi foarte convenabilă, iar mai târziu astronomul M. Stremer și botanistul K. Linnaeus au decis să schimbe punctele extreme.

M.V. Lomonosov a propus un termometru lichid cu o scară cu 150 de diviziuni de la punctul de topire al gheții până la punctul de fierbere al apei. IG. Lambert este responsabil pentru crearea unui termometru de aer cu o scară de 375 °, unde o miime din expansiunea volumului de aer a fost luată ca un grad. Au existat și încercări de a crea un termometru bazat pe expansiunea solidelor. Deci, în 1747, olandezul P. Muschenbrug a folosit expansiunea unei bare pentru a măsura punctul de topire al unui număr de metale.

Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, numărul diferitelor scări de temperatură a crescut semnificativ. Conform „Pilometriei” lui Lambert, la acel moment erau 19. Scalele de temperatură discutate mai sus se disting prin faptul că punctul de plecare pentru ele a fost ales în mod arbitrar.

În 1848, fizicianul englez William Thomson (Lord Kelvin) a dovedit posibilitatea creării unei scale de temperatură absolută, al cărei zero nu depinde de proprietățile apei sau de substanța care o umple. Punctul de plecare în „scara Kelvin” a fost valoarea zero absolut: -273,15 ° C. La această temperatură, mișcarea termică a moleculelor se oprește. În consecință, răcirea în continuare a corpurilor devine imposibilă.

Aceasta este istoria de bază a apariției termometrului și scalelor termometrice. Astăzi, termometrele cu scalele Celsius, Fahrenheit (în SUA) și Kelvin sunt folosite în cercetarea științifică. În prezent, temperatura se măsoară cu ajutorul instrumentelor a căror acțiune se bazează pe diferitele proprietăți termometrice ale lichidelor, gazelor și solidelor. Și dacă în secolul al XVIII-lea a existat un adevărat „boom” al descoperirilor în domeniul sistemelor de măsurare a temperaturii, atunci în secolul trecut a început o nouă eră a descoperirilor în domeniul metodelor de măsurare a temperaturii.

Astăzi, există multe dispozitive folosite în industrie, în viața de zi cu zi și în cercetarea științifică - termometre de expansiune și termometre manometrice, termoelectrice și termometre de rezistență, precum și termometre pirometrice care vă permit să măsurați temperatura fără contact.

Un termometru este un dispozitiv special conceput pentru a măsura temperatura curentă a unui anumit mediu la contactul cu acesta.

În funcție de tip și design, vă permite să determinați regimul de temperatură al aerului, corpului uman, solului, apei și așa mai departe.

Termometrele moderne sunt împărțite în mai multe tipuri. Gradația dispozitivelor în funcție de domeniul de aplicare arată astfel:

• gospodărie;
• tehnic;
• cercetare;
• meteorologice și altele.

Există și termometre:

• mecanic;
• lichid;
• electronic;
• termoelectric;
• infraroşu;
• gaz.

Fiecare dintre aceste dispozitive are propriul design, diferă prin principiul de funcționare și domeniul de aplicare.

Principiul de funcționare

Termometru lichid

Termometrul lichid se bazează pe un efect cunoscut sub numele de expansiune a mediului lichid atunci când este încălzit. Cel mai adesea, astfel de dispozitive folosesc alcool sau mercur. Deși acesta din urmă este abandonat sistematic din cauza toxicității crescute a acestei substanțe. Și totuși, acest proces nu este complet finalizat, deoarece mercurul oferă o precizie mai bună de măsurare prin extinderea liniară.

În meteorologie, instrumentele umplute cu alcool sunt adesea folosite. Acest lucru se explică prin proprietățile mercurului: la temperaturi de +38 de grade și mai sus, începe să se îngroașe. La rândul lor, termometrele cu alcool vă permit să evaluați regimul de temperatură al unui anumit mediu încălzit la 600 de grade. Eroarea de măsurare nu depășește o fracțiune de un grad.

Termometru mecanic

Termometrele mecanice sunt bimetalice sau delatometrice (tijă, tijă). Principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive se bazează pe capacitatea corpurilor metalice de a se extinde atunci când sunt încălzite. Sunt foarte fiabile și precise. Costul de producție al termometrelor mecanice este relativ scăzut.

Aceste dispozitive sunt utilizate în principal în echipamente specifice: alarme, sisteme automate de control al temperaturii.

Termometru pe gaz

Principiul de funcționare al termometrului se bazează pe aceleași proprietăți ca și dispozitivele descrise mai sus. Cu excepția faptului că în acest caz se folosește un gaz inert. De fapt, un astfel de termometru este un analog al unui manometru, care este folosit pentru a măsura presiunea. Instrumentele cu gaz sunt folosite pentru a măsura medii cu temperaturi ridicate și scăzute (intervalul este -271 - +1000 de grade). Ele oferă o precizie relativ scăzută, motiv pentru care sunt abandonate pentru măsurătorile de laborator.

Termometru digital

Se mai numește și termometru de rezistență. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv se bazează pe modificarea proprietăților unui semiconductor încorporat în designul dispozitivului atunci când temperatura crește sau scade. Dependența ambilor indicatori este liniară. Adică, pe măsură ce temperatura crește, rezistența semiconductorului crește și invers. Nivelul acestuia din urmă depinde direct de tipul de metal utilizat la fabricarea dispozitivului: platina „funcționează” la -200 - +750 grade, cuprul la -50 - +180 grade. Termometrele electrice sunt rareori folosite, deoarece este foarte dificil să calibrați cântarul în timpul producției.

Termometru cu infraroșu

Cunoscut și ca pirometru. Este un dispozitiv fără contact. Pirometrul funcționează la temperaturi de la -100 la +1000 de grade. Principiul său de funcționare se bazează pe măsurarea valorii absolute a energiei pe care o emite un anumit obiect. Intervalul maxim la care un termometru este capabil să evalueze indicatorii de temperatură depinde de rezoluția sa optică, de tipul dispozitivului de vizare și de alți parametri. Pirometrele se caracterizează prin siguranță sporită și precizie de măsurare.

Termometru termoelectric

Funcționarea unui termometru termoelectric se bazează pe efectul Seebeck, prin care se apreciază diferența de potențial atunci când doi semiconductori vin în contact, rezultând formarea unui curent electric. Intervalul de măsurare a temperaturii este -100 - +2000 de grade.