Zariadil niečo ako termobaroskop (termoskop). Galileo v tom čase študoval Heróna Alexandrijského, ktorý už opísal podobné zariadenie, ale nie na meranie stupňov tepla, ale na zvyšovanie vody ohrevom. Termoskop bola malá sklenená guľa s priletovanou sklenenou trubicou. Guľa sa mierne zahriala a koniec trubice sa spustil do nádoby s vodou. Po určitom čase sa vzduch v guli ochladil, jeho tlak sa znížil a voda pod pôsobením atmosférického tlaku vystúpila v trubici do určitej výšky. Následne s otepľovaním sa zvýšil tlak vzduchu v guli a znížila sa hladina vody v trubici, pri ochladzovaní voda v nej stúpala. Pomocou termoskopu bolo možné posúdiť iba zmenu stupňa zahrievania tela: neukázal číselné hodnoty teploty, pretože nemal stupnicu. Navyše hladina vody v trubici nezávisela len od teploty, ale aj od atmosférického tlaku. V roku 1657 Galileov termoskop zdokonalili florentskí vedci. Prístroj vybavili stupnicou guľôčok a vypustili vzduch z nádrže (gule) a trubice. To umožnilo nielen kvalitatívne, ale aj kvantitatívne porovnávať teploty telies. Následne sa termoskop vymenil: obrátil sa hore dnom, do skúmavky sa namiesto vody nalial alkohol a nádoba sa vybrala. Prevádzka tohto zariadenia bola založená na rozširovaní opatrení, teploty najteplejšieho letného dňa a najchladnejšieho zimného dňa boli brané ako „konštantné“ body. Za vynález teplomera sa pripisuje aj Lord Bacon, Robert Fludd, Santorius, Scarpi, Cornelius Drebbel ( Cornelius Drebbel), Porte a Salomon de Caus, ktorí písali neskôr a čiastočne mali osobné vzťahy s Galileom. Všetky tieto teplomery boli vzduchové a pozostávali z nádoby s trubicou obsahujúcou vzduch, oddelenej od atmosféry stĺpcom vody, menili svoje údaje tak od zmien teploty, ako aj od zmien atmosférického tlaku.

Ortuťový lekársky teplomer

Kvapalné teplomery sú po prvýkrát opísané v Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento, kde sa o nich hovorí ako o predmetoch, ktoré z nich zruční remeselníci zvaní „Confia“ vyrobili už dávno, úžasné a veľmi jemné výrobky. Najprv boli tieto teplomery naplnené vodou a keď zamrzla, praskli; začali na to používať vínny destilát v roku 1654 na pomyslenie toskánskeho veľkovojvodu Ferdinanda II. Florentské teplomery nie sú zobrazené len v Saggi, ale niekoľko kópií prežilo dodnes v Galilejskom múzeu vo Florencii; ich príprava je podrobne opísaná.

Najprv musel majster urobiť delenia na trubici, berúc do úvahy jej relatívne rozmery a veľkosť gule: delenia sa nanášali roztaveným smaltom na trubicu vyhrievanú na lampe, každá desiata bola označená bielou bodkou a ostatné čiernym. Zvyčajne robili 50 dielikov tak, že keď sa sneh roztopil, alkohol neklesol pod 10 a na slnku nevystúpil nad 40. Dobrí remeselníci vyrobili také teplomery tak úspešne, že všetky ukazovali rovnakú hodnotu teploty pod rovnaké podmienky, ale to nie je možné dosiahnuť, ak by bola rúrka rozdelená na 100 alebo 300 častí, aby sa dosiahla väčšia presnosť. Teplomery sa plnili zahriatím banky a spustením konca trubice do alkoholu; plnenie sa dokončilo pomocou skleneného lievika s tenko ťahaným koncom, ktorý voľne vstupoval do pomerne širokej trubice. Po úprave množstva tekutiny bol otvor tuby utesnený pečatným voskom, nazývaným "hermetický". Z toho je zrejmé, že tieto teplomery boli veľké a mohli slúžiť na určovanie teploty vzduchu, ale boli stále nepohodlné pre iné, rôznorodejšie experimenty a stupne rôznych teplomerov neboli navzájom porovnateľné.

Švédsky fyzik Celsius nakoniec v roku 1742 stanovil oba konštantné body, topiaci sa ľad a vriacu vodu, ale spočiatku nastavil 0 ° pri bode varu a 100 ° pri bode mrazu a opačné označenie prijal iba na radu M. Störmer. Zachované kópie teplomerov Fahrenheita sa vyznačujú precíznym spracovaním. Ako vhodnejšia sa však ukázala „obrátená“ stupnica, na ktorej boli teploty topenia ľadu označené 0 °C a bod varu 100 °C. Prvými boli švédski vedci, botanik K. Linné a astronóm M. Stremer. použiť takýto teplomer. Tento teplomer je široko používaný.

Ak chcete odstrániť rozliatu ortuť z rozbitého teplomera, pozrite si článok Demerkurizácia

Mechanické teplomery

Mechanický teplomer

Okenný mechanický teplomer

Teplomery tohto typu fungujú na rovnakom princípe ako kvapalinové teplomery, ale ako snímač sa zvyčajne používa kovová špirála alebo bimetalová páska.

Elektrické teplomery

Lekársky elektrický teplomer

Princíp činnosti elektrických teplomerov je založený na zmene odporu vodiča pri zmene teploty okolia.

Elektrické teplomery širšieho rozsahu sú založené na termočlánkoch (kontakt medzi kovmi s rôznou elektronegativitou vytvára rozdiel kontaktných potenciálov, ktorý závisí od teploty).

domáca meteostanica

Najpresnejšie a časovo najstabilnejšie sú odporové teplomery na báze platinového drôtu alebo platinového naprašovania na keramiku. Najbežnejšie sú PT100 (odpor pri 0 °C - 100Ω) PT1000 (odpor pri 0 °C - 1000Ω) (IEC751). Závislosť od teploty je takmer lineárna a riadi sa kvadratickým zákonom pri kladných teplotách a rovnicou 4. stupňa pri záporných (zodpovedajúce konštanty sú veľmi malé a v prvej aproximácii možno túto závislosť považovať za lineárnu). Teplotný rozsah -200 - +850 °C.

Preto odpor pri T°C, odpor pri 0 °C a konštanty (pre odpor platiny) -

Optické teplomery

Optické teplomery umožňujú zaznamenávať teplotu zmenou úrovne svietivosti, spektra a ďalších parametrov (pozri Meranie teploty optickými vláknami) s teplotou. Napríklad infračervené merače telesnej teploty.

Infračervené teplomery

Infračervený teplomer umožňuje merať teplotu bez priameho kontaktu s osobou. V niektorých krajinách už dlho existuje tendencia opustiť ortuťové teplomery v prospech infračerveného žiarenia, a to nielen v zdravotníckych zariadeniach, ale aj na úrovni domácností.

Infračervený teplomer má množstvo nepopierateľných výhod, a to:

• bezpečnosť používania (aj pri vážnom mechanickom poškodení nič neohrozuje zdravie)
• vyššia presnosť merania
• minimálny čas procedúry (meranie sa vykoná do 0,5 sekundy)
• možnosť skupinového zberu dát

Technické teplomery

Technické kvapalinové teplomery sa používajú v podnikoch v poľnohospodárstve, petrochemickom, chemickom, ťažobnom a hutníckom priemysle, v strojárstve, bytových a komunálnych službách, doprave, stavebníctve, medicíne, jedným slovom vo všetkých oblastiach života.

Existujú také typy technických teplomerov:

• technické kvapalinové teplomery ТТЖ-М;
• bimetalové teplomery TB, TBT, TBI;
• poľnohospodárske teplomery TS-7-M1;
• teplomery maximálne SP-83 M;
• teplomery pre špeciálne komory nízkeho stupňa SP-100;
• špeciálne teplomery odolné voči vibráciám SP-V;
• ortuťové elektrokontaktné teplomery TPK;
• laboratórne teplomery TLS;
• teplomery na ropné produkty TN;
• teplomery na testovanie ropných produktov TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.

29. marca 1561 sa narodil taliansky lekár Santorio – jeden z vynálezcov prvého ortuťového teplomera, prístroja, ktorý bol na tú dobu inováciou a bez ktorého sa dnes už nikto nezaobíde.

Santorio bol nielen lekár, ale aj anatóm a fyziológ. Pôsobil v Poľsku, Maďarsku a Chorvátsku, aktívne študoval proces dýchania, „neviditeľného vyparovania“ z povrchu kože, robil výskumy v oblasti ľudského metabolizmu. Santorio na sebe robil experimenty a študoval vlastnosti ľudského tela, vytvoril mnoho meracích prístrojov - zariadenie na meranie sily pulzácie tepien, váhy na sledovanie zmien ľudskej hmoty a - prvý ortuťový teplomer.

Kto presne vytvoril teplomer, je dosť ťažké. Vynález teplomera sa pripisuje mnohým vedcom naraz - Galileo, Santorio, Lord Bacon, Robert Fludd, Scarpi, Cornelius Drebbel, Porte a Salomon de Caus. Dôvodom je skutočnosť, že mnohí vedci súčasne pracovali na vytvorení prístroja, ktorý by pomohol merať teplotu vzduchu, pôdy, vody a človeka.

V Galileových vlastných spisoch nie je žiadny popis tohto zariadenia, ale jeho študenti dosvedčili, že v roku 1597 vytvoril termoskop - prístroj na zvyšovanie vody ohrevom. Termoskop bola malá sklenená guľa s priletovanou sklenenou trubicou. Rozdiel medzi termoskopom a moderným teplomerom je v tom, že pri Galileovom vynáleze expandoval vzduch namiesto ortuti. Tiež sa dal použiť iba na posúdenie relatívneho stupňa zahriatia alebo ochladenia tela, pretože nemal stupnicu.

Santorio z univerzity v Padove vytvoril vlastný prístroj, pomocou ktorého bolo možné merať teplotu ľudského tela, no prístroj bol taký objemný, že ho inštalovali na dvore domu. Santoriov vynález mal tvar gule a podlhovastej navíjacej trubice, na ktorej boli nakreslené dieliky, voľný koniec trubice bol naplnený tónovanou kvapalinou. Jeho vynález pochádza z roku 1626.

V roku 1657 zdokonalili florentskí vedci Galileov termoskop, najmä tým, že prístroj vybavili guľôčkovou stupnicou.

Neskôr sa vedci pokúsili prístroj vylepšiť, no všetky teplomery boli vzduchové a ich hodnoty záviseli nielen od zmien telesnej teploty, ale aj od atmosférického tlaku.

Prvé tekuté teplomery boli popísané v roku 1667, no pri zamrznutí vody praskli, preto sa na ich výrobu použil etylalkohol. K vynálezu teplomera, ktorého údaje by neboli určené zmenami atmosférického tlaku, prispeli experimenty fyzika Evangelisty Torricelliho, študenta Galilea. Výsledkom bolo, že teplomer bol naplnený ortuťou, prevrátený, do gule bol pridaný tónovaný alkohol a horný koniec trubice bol utesnený.

Vedci dlho nemohli nájsť východiskové body, medzi ktorými by sa vzdialenosť dala rovnomerne rozdeliť.

Ako počiatočné údaje pre váhu sú body rozmrazovania ľadu a roztopeného masla, bod varu vody ...

Teplomer modernej formy, najvhodnejší pre domáce použitie, s presnou meracou stupnicou vytvoril nemecký fyzik Gabriel Fahrenheit. Svoj spôsob výroby teplomera opísal v roku 1723. Spočiatku Fahrenheit vytvoril dva alkoholové teplomery, ale potom sa fyzik rozhodol použiť v teplomere ortuť. Fahrenheitova stupnica bola založená na troch ustálených bodoch:

prvý bod sa rovnal nule stupňov - to je teplota zloženia vody, ľadu a amoniaku;
druhá, označená ako 32 stupňov, je teplota zmesi vody a ľadu;
tretí je bod varu vody, ktorý sa rovná 212 stupňom.

Dnes je najrozšírenejšia stupnica Celzia, v USA a Anglicku sa používa stupnica Fahrenheit a vo vedeckom výskume sa používa stupnica Kelvin.

Švédsky astronóm, geológ a meteorológ Anders Celsius v roku 1742 konečne stanovil oba trvalé body – topiaci sa ľad a vriacu vodu. Vzdialenosť medzi bodmi rozdelil na 100 intervalov, 100 bol bod topenia ľadu a 0 bol bod varu vody.

Dnes sa stupnica Celzia používa obrátená, to znamená, že 0 ° sa považuje za teplotu topenia ľadu a 100 ° za teplotu varu vody.

Už v polovici 18. storočia sa teplomery stali predmetom obchodu, vyrábali ich remeselníci, no do medicíny sa teplomery dostali oveľa neskôr, v polovici 19. storočia.

Rozsah teplomerov je mimoriadne široký a má osobitný význam pre život moderného človeka. Teplomer za oknom hlási teplotu vonku, teplomer v chladničke pomáha kontrolovať kvalitu skladovania potravín, teplomer v rúre umožňuje udržiavať teplotu počas pečenia a teplomer meria telesnú teplotu a pomáha posúdiť príčiny zlého zdravia.
Teplomer je najbežnejším typom teplomeru a je taký, ktorý možno nájsť v každej domácnosti. Ortuťové teplomery, ktoré boli kedysi jasným objavom vedcov, sa však postupne stávajú minulosťou ako nebezpečné.
Ortuťové teplomery sú nahrádzané elektronickými alebo digitálnymi teplomermi, ktoré pracujú na báze zabudovaného kovového senzora.

Pred vynájdením takého obyčajného a jednoduchého meracieho zariadenia pre náš každodenný život, akým bol tepelný stav, mohli ľudia posudzovať iba podľa svojich bezprostredných pocitov: teplo alebo chlad, teplo alebo zima.

História termodynamiky sa začala, keď v roku 1592 vytvoril prvý prístroj na pozorovanie zmien teploty, nazval ho termoskop. Termoskop bola malá gulička s priletovanou sklenenou trubicou. Guľa sa zahriala a koniec trubice sa spustil do vody. Keď bola guľa ochladená, tlak v nej klesol a voda v trubici pôsobením atmosférického tlaku stúpala do určitej výšky nahor.

S otepľovaním hladina vody v potrubí klesla. Nevýhodou prístroja bolo, že vedel posúdiť len relatívny stupeň zahriatia alebo ochladenia tela, keďže ešte nemal stupnicu.

Neskôr florentskí vedci zdokonalili Galileov termoskop pridaním šupiny guľôčok a odčerpávaním vzduchu z balóna.

V 17. storočí vzduchový termoskop premenil na alkoholový florentský vedec Torricelli. Zariadenie sa obrátilo hore dnom, nádoba s vodou sa vybrala a do skúmavky sa nalial alkohol. Prevádzka zariadenia bola založená na expanzii alkoholu pri zahrievaní - teraz hodnoty nezáviseli od atmosférického tlaku. Bol to jeden z prvých kvapalinových teplomerov.

V tom čase ešte neboli hodnoty prístrojov navzájom konzistentné, pretože pri kalibrácii váh sa nebral do úvahy žiadny špecifický systém. V roku 1694 Carlo Renaldini navrhol brať teplotu topenia ľadu a teplotu varu vody ako dva extrémne body.

V roku 1714 D.G. Fahrenheit vyrobil ortuťový teplomer. Na stupnici označil tri pevné body: spodná, 32°F, je bod mrazu soľného roztoku, 96° je teplota ľudského tela a horná, 212°F, je bod varu vody. Fahrenheitov teplomer sa používal v anglicky hovoriacich krajinách do 70. rokov 20. storočia a dodnes sa používa v USA.

Ďalšiu stupnicu navrhol francúzsky vedec Réaumur v roku 1730. Robil pokusy s liehovým teplomerom a dospel k záveru, že váhu možno postaviť v súlade s tepelnou rozťažnosťou liehu. Po zistení, že alkohol, ktorý používa, zmiešaný s vodou v pomere 5: 1, expanduje v pomere 1000: 1080, keď sa teplota zmení z bodu mrazu na bod varu vody, navrhol vedec použiť stupnicu od 0. na 80 stupňov. Berúc ako 0 ° teplotu topenia ľadu a ako 80 ° teplotu varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku.

V roku 1742 švédsky vedec Andres Celsius navrhol stupnicu pre ortuťový teplomer, v ktorej bol interval medzi extrémnymi bodmi rozdelený na 100 stupňov. V tomto prípade bol najskôr bod varu vody označený ako 0 ° a teplota topenia ľadu ako 100 °. V tejto podobe sa však mierka ukázala ako nie príliš vhodná a neskôr sa astronóm M. Stremer a botanik K. Linné rozhodli extrémne body zameniť.

M.V. Lomonosov navrhol kvapalinový teplomer so stupnicou 150 dielikov od bodu topenia ľadu po bod varu vody. I.G. Lambert vlastní vytvorenie vzduchového teplomera so stupnicou 375 °, kde jeden stupeň bol braný ako tisícina expanzie objemu vzduchu. Boli tiež pokusy vytvoriť teplomer založený na expanzii pevných látok. A tak v roku 1747 Holanďan P. Muschenbrug použil rozšírenie tyče na meranie teploty topenia množstva kovov.

Ku koncu 18. storočia výrazne vzrástol počet rôznych teplotných stupníc. Podľa Lambertovej Pylometrie ich v tom čase bolo 19. Teplotné stupnice, o ktorých sme hovorili vyššie, sa vyznačujú tým, že východiskový bod pre ne bol zvolený ľubovoľne.

V roku 1848 anglický fyzik William Thomson (Lord Kelvin) dokázal možnosť vytvorenia absolútnej teplotnej stupnice, ktorej nula nezávisí od vlastností vody alebo plniacej látky. Referenčným bodom v "Kelvinovej stupnici" bola hodnota absolútnej nuly: -273,15 ° C. Pri tejto teplote sa tepelný pohyb molekúl zastaví. V dôsledku toho je ďalšie ochladzovanie telies nemožné.

Toto je základná história vzniku teplomera a teplomerných váh. Doteraz sa vo vedeckom výskume používajú teplomery so stupnicou Celzia, Fahrenheita (v USA), ako aj s Kelvinovou stupnicou. V súčasnosti sa teplota meria pomocou prístrojov, ktorých činnosť je založená na rôznych termometrických vlastnostiach kvapalín, plynov a pevných látok. A ak v 18. storočí nastal skutočný „boom“ objavov v oblasti systémov merania teploty, tak od minulého storočia sa začala nová doba objavov v oblasti metód merania teploty.

V súčasnosti existuje množstvo zariadení používaných v priemysle, v domácnostiach, vo vedeckom výskume – expanzné teplomery a manometrické teplomery, termoelektrické a odporové teplomery, ako aj pyrometrické teplomery, ktoré umožňujú merať teplotu bezkontaktným spôsobom.

Teplomer je špeciálne zariadenie určené na meranie aktuálnej teploty konkrétneho média, ktoré je s ním v kontakte.

V závislosti od typu a prevedenia umožňuje určiť teplotný režim vzduchu, ľudského tela, pôdy, vody a pod.

Moderné teplomery sú rozdelené do niekoľkých typov. Gradácia zariadení v závislosti od rozsahu aplikácie vyzerá takto:

• domácnosť;
• technické;
• výskum;
• meteorologické a iné.

Nechýbajú ani teplomery

• mechanický;
• kvapalina;
• elektronické;
• termoelektrické;
• infračervené;
• plynu.

Každé z týchto zariadení má svoj vlastný dizajn, líši sa princípom fungovania a rozsahom.

Princíp činnosti

kvapalinový teplomer

Kvapalinový teplomer je založený na efekte známom ako expanzia kvapalného média pri zahrievaní. Najčastejšie sa v takýchto zariadeniach používa alkohol alebo ortuť. Hoci sa od posledného z nich systematicky upúšťa kvôli zvýšenej toxicite tejto látky. Tento proces však ešte nie je úplne dokončený, pretože ortuť poskytuje najlepšiu presnosť merania a rozširuje sa na lineárnom princípe.

V meteorológii sa častejšie používajú prístroje plnené alkoholom. Vysvetľujú to vlastnosti ortuti: pri teplote +38 stupňov a vyššej začína hustnúť. Alkoholové teplomery zase umožňujú vyhodnotiť teplotný režim konkrétneho média zahriateho na 600 stupňov. Chyba merania nepresahuje zlomok jedného stupňa.

Mechanický teplomer

Mechanické teplomery sú bimetalové alebo delatometrické (tyčové, prútikové). Princíp fungovania takýchto zariadení je založený na schopnosti kovových telies pri zahrievaní expandovať. Sú vysoko spoľahlivé a presné. Výrobné náklady na mechanické teplomery sú relatívne nízke.

Tieto zariadenia sa používajú hlavne v špecifických zariadeniach: poplašné systémy, systémy automatickej regulácie teploty.

plynový teplomer

Princíp činnosti teplomeru je založený na rovnakých vlastnostiach ako zariadenia opísané vyššie. Až na to, že v tomto prípade sa používa inertný plyn. V skutočnosti je taký teplomer analógom manometra, ktorý slúži na meranie tlaku. Plynové zariadenia sa používajú na meranie prostredia s vysokou a nízkou teplotou (rozsah je -271 - +1000 stupňov). Poskytujú pomerne nízku presnosť, preto sa od nich v laboratórnych meraniach upúšťa.

Digitálny teplomer

Nazýva sa aj odporový teplomer. Princíp činnosti tohto zariadenia je založený na zmene vlastností polovodiča zabudovaného do konštrukcie zariadenia, so zvýšením alebo znížením teploty. Závislosť oboch ukazovateľov je lineárna. To znamená, že so stúpajúcou teplotou sa zvyšuje odpor polovodiča a naopak. Úroveň druhého priamo závisí od typu kovu použitého pri výrobe zariadenia: platina "pracuje" pri -200 - +750 stupňoch, meď pri -50 - +180 stupňoch. Elektrické teplomery sa používajú zriedka, pretože je veľmi ťažké kalibrovať stupnicu počas výroby.

Infračervený teplomer

Tiež známy ako pyrometer. Ide o bezkontaktné zariadenie. Pyrometer pracuje s teplotami od -100 do +1000 stupňov. Jeho princíp fungovania je založený na meraní absolútnej hodnoty energie vyžarovanej konkrétnym objektom. Maximálny rozsah, pri ktorom je teplomer schopný vyhodnocovať teplotné indikátory, závisí od jeho optického rozlíšenia, typu zameriavača a ďalších parametrov. Pyrometre sa vyznačujú zvýšenou bezpečnosťou a presnosťou merania.

termoelektrický teplomer

Pôsobenie termoelektrického teplomera je založené na Seebeckovom jave, pomocou ktorého sa odhaduje potenciálny rozdiel pri kontakte dvoch polovodičov, v dôsledku čoho vzniká elektrický prúd. Rozsah merania teploty je -100 - +2000 stupňov.