Термометр галилея

Если вы интересуетесь изобретениями, вас впечатлит Термометр Галилея. Как минимум, тем, что это — самый первый термометр, который был изобретен тем самым Галилео Галилеем, основателем классической механики. Тем, кто изобрел телескоп, открыл другие планеты нашей солнечной системы и вообще невероятно много всего сделал для науки.

Но вернемся к термометру Галилея. Это стеклянная колба, заполненная жидкостью. В жидкости плавают небольшие стеклянные колбочки-буйки, заполненные темными жидкостями, имеющими разную плотность. К каждому буйку прикреплена золотистая бирка с указанием температуры. Все просто — под воздействием холода жидкость в буйках расширяется, и сами буйки всплывают. А так как плотность жидкостей разная, то и расширяются они при разных температурах. Вспомним школьный курс физики? На самом деле, подробная инструкция о том, как определять температуру в помещении, есть прямо на деревянной подставке термометра.

Как работает

Итак, как мы уже поняли, жидкости с разной плотностью по-разному реагируют на изменение температуры. Чем холоднее, тем выше буйки. Поскольку колба узкая, они начинают «толпиться» сверху, и тогда температуру определяют по бирке на нижнем из всплывших буйков. А если все шарики утонули, наоборот, смотрят на самый верхний.

Разумеется, сейчас, когда мы можем определять самые тонкие колебания температуры сверхчувствительными приборами, это старинное устройство воспринимается в первую очередь как элегантное украшение комнаты. Но, что важно, температуру в помещении по нему действительно можно определять — с небольшой погрешностью. Кстати, в самом начале использования важно дать жидкости в колбе прийти в соответствие с комнатной температурой, так что не ждите мгновенных точных показаний. А чего ждать? Эстетики, разумеется!

Точность показаний температуры колеблется в районе 0,4 градуса по Цельсию. Термометр Galileo, который вы сможете купить в магазине Мистер Гик, показывает температуру от +18 до +26 градусов. А вот если вы хотите заглянуть в будущее и предсказать изменения погоды на улице, вам в помощь другое старинное изобретение — Предсказатель погоды Storm Glass Сrystal .

Характеристики

• стеклянная колба с жидкостью и колбочками, в деревянной подставке с инструкцией на русском и английском языках;
• температурный диапазон: от +18 до +26⁰С;
• 5 колбочек с жидкостью разной плотности: 18, 20, 22, 24 и 26⁰С;
• материал: стекло, дерево;
• выдувается вручную;
• экологически чистая жидкость без фреонов;
• безвреден для здоровья;
• используется в помещении;
• размер в подставке (Д*Ш*В): 8*7*26 см;
• диаметр колбы: 3,5 см;
• упаковка: картонная коробка;
• размер упаковки (Д*Ш*В): 8*9*33 см;
• вес: 480 г.

Современные термометры кажутся чем-то привычным и обыденным. И мало кто задумывается, что еще сравнительно недавно температуру окружающих предметов, воды и воздуха приходилось определять лишь по ощущениям. Человек мог только сказать, тепло сегодня или холодно, но точно определить температуру было нечем.

Средние века стали эпохой, и возрос интерес к науке и точным измерениям. Математика с ее методами количественной оценки явлений прочно заняла положение «царицы наук». Люди научились довольно точно измерять объем и вес самых разных предметов. И только температура долгое время не поддавалась измерению. И это не вызывает удивления, ведь ни увидеть, ни оценить объективно эту характеристику материальных предметов обычным способом невозможно.

Термоскоп Галилея

Удача в самом конце XVI столетия улыбнулась одному из величайших умов своего времени, итальянцу Галилео Галилею. Он широко известен своими открытиями в астрономии, а также тем, что разработал и воплотил в жизнь ряд очень полезных приборов. Галилея считают также одним из создателей современной механики.

В рукописях ученого исследователи отыскали изображения прибора, названного термоскопом, а также описание экспериментов, проведенных с помощью этого диковинного по тем временам инструмента.

Прообраз современного термометра в исполнении Галилея представлял собой сделанный из стекла шар, к которому была припаяна стеклянная же трубка. Проводя свои опыты, Галилей согревал стеклянный шар , а затем переворачивал его, погружая свободный конец трубочки в емкость с подкрашенной жидкостью.

Когда шар понемногу остывал, объем воздуха в нем становился меньше. Место воздуха занимала , которая поднималась по стеклянной трубке. В термоскопе Галилея рабочим агентом была не ртуть, а вода. Такая конструкция термометра давала возможность судить о том, насколько нагрето то или иное тело по сравнению с предметом.

Но точность измерений была в то время достаточно низкой, поскольку прибор Галилея зависел от атмосферного давления.

Через полвека другие исследователи и изобретатели существенно усовершенствовали первый термоскоп, добавив к прибору шкалу. Если об объекте можно было сказать, холоднее или горячее он, чем другой предмет, то теперь появилась возможность выяснить степень различий в температуре. Разумеется, приборы для температуры были очень несовершенными и очень сильно отличались от тех удобных и точных устройств, которыми человечество широко пользуется сегодня.

Видео по теме

В истории создания термометров невозможно установить ни точную дату, ни одно только имя изобретателя по той причине, что над проблемой измерения температуры работало одновременно много ученых и естествоиспытателей конца шестнадцатого столетия. Они предлагали различные и приборы для измерения температуры воздуха, тела человека, воды, металла и т.д. Самые известные Галилео Галилей и врач Санторио Санкториус.

Кто работал над созданием термометра

Галилео Галилей разработал и описал идею термоскопа в период с 1592 по 1597 годы. Этот факт был засвидетельствован его учениками. В основе действия термоскопа лежала способность воздуха расширяться при нагревании, а состоял он из стеклянных и трубки. Прибором можно было измерить изменение температур, шкалы не было. Позднее, в 1657 году, ученики Галилея применили бусины на трубке для фиксации изменений температуры.

Санторио Санкториус из Падуанского университета в 1626 году устройство для температуры тела человека. Это был шар и трубка с делениями, наполненная цветной жидкостью. Прибор был так громоздок, что устанавливался вне здания.

Считается, что к разработке термометров причастны голландский изобретатель, оптик и метролог Корнелиус Дреббель, лорд Френсис Бэкон, философ, основоположник эмпиризма, Роберт Фладд, британский врач и философ-мистик, французский инженер-гидротехник и архитектор Саломон де Косс.

Описания жидкостных термометров датируются 1667 годом. А физик Эванджелиста Торричелли из Флоренции преобразовал воздушный термоскоп в спиртовой. Был удален громоздкий сосуд с водой, оказался внизу трубки и прибора перестали меняться из-за изменений атмосферного давления, как было с воздушным термоскопом. В термометре использовался винный спирт, потому как вода замерзала.

В 1703 году француз Амонтон усовершенствовал воздушный термометр. Принцип был построен на изменении упругости воздуха. Модель была несовершенна, но было введено такого холода, при котором упругость теряется, позднее названное «абсолютный ноль».

Появление шкалы на термометрах

Исходные точки для равномерного деления шкалы термометров различных конструкций выбирали долго. Один из первых вариантов был предложен в 1694 году итальянским физиком Карло Ренальдини. Он принял за крайние точки на термометре точку таяния льда и точку кипения воды. Два десятилетия спустя, в 1714 году, Габриэль Фаренгейт выбрал несколько базовых точек. За ноль была предложена температура смеси снега и нашатырного спирта или соли. Точка 32 показывала замерзание чистой воды, 96 давала температура тела здорового человека, а точка кипения воды была 212. Кроме того, Фаренгейт предложил ртутный термометр.

Французский физик Рене Реомюр в 1730 году предложил спиртовую шкалу с 0 до 80. Михаилом Ломоносовым была предложена шкала, разбитая между замерзания и кипения воды на 150 делений. Но самой популярной стала шкала, предложенная в 1742 году Андерсом Цельсием. Граничными точками шкалы Цельсия стали точка замерзания воды и точка ее кипения. Сама шкала была разделена на 100 интервалов. Изначально за 0 была принята точка кипения, а за 100оС точка замерзания. «Перевернута» шкала была несколько позже, предположительно после смерти Цельсия, его современниками ботаником Карлом Линнеем и Мортеном Штремером, астрономом.

Только в 1848 году лорд Кельвин, физик Вильям Томсон рассчитал и доказал существование абсолютного нуля при температуре -273,15оС. К этому времени конструкция термометров изменилась настолько, что стало возможным их производить в промышленных масштабах и продавать для нужд лабораторий и производств. В медицину веком позже, в середине XIX века.

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 0 о R принималась температура, при которой таял лёд. А температура, при которой закипала вода, равнялась 80 о R .

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 0 о, а температура кипения воды равняется 100 о 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 -273,15 о 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.

Галилео Галилей - итальянский физик, математик, астрономом и философ.Он был первым, кто доказал, что плотность жидкости меняется от температуры. Огромную роль сыграл в научной революции 16-го века.

1. Названный в его честь термометр сделан из герметичного стеклянного цилиндра. Внутри чистая жидкость и несколько пузырей, каждый из которых имеет гирьку.

2. По мере изменения температуры они поднимаются и опускаются в зависимости от математических принципов. И все же в термометре Галилея помимо практической ценности есть еще и эстетическая – это сам по себе прекрасный объект.

3. И хотя Галилео не создавал этот термометр, его назвали в его честь, потому что без его открытий термометра бы не было. Эти устройства производят с конца 17-ого века.

4. К каждому пузырьку прикреплена гирька. На каждой из них выгравирован символ и номер. Это противовесы. Каждый из них отличается от других.

5. В пузырьки была добавлена крашеная вода, чтобы каждый пузырь имел одну и ту же плотность. Но это придало термометру свою красоту.

6. Математические принципы термометра очень просты. Каждый пузырек в термометре имеет одинаковый объем, а значит и одинаковую плотность.

7. Это значит, что каждый пузырек имеет ту же гравитационную величину и выталкивающую силу. Гравитация (сила притяжения) толкает вниз, выталкивающая сила – вверх.

8. Каждый пузырик помечается гирькой, прикрепленной к его основанию. Эта гирька увеличивает относительный вес пузыря, а также эффект его силы притяжения. Гирька означает, что плотность каждого пузыря немного отличается от других.

9. Тот шарик, который находится на самом дне, и показывает нынешнюю температуру.

10. По мере того, как плотность жидкости вокруг пузыря меняется, сил притяжения превосходит выталкивающую силу, поэтому пузырь идет на дно. Когда температура повышается, плотность жидкости тоже повышается.

11. Когда плотность понижается, выталкивающая сила также понижается. Все пузыри постоянны, так что когда температура и жидкость увеличиваются, выталкивающая сила понижается из-за пропорциональности с плотностью жидкости, и пузырь идет ко дну.

12. То же самое и наоборот, когда плотность воды увеличивается. Каждый пузырь имеет вес, так что он будет подниматься и опускаться в жидкости определенной плотности при определенной температуре.

13. В плане дизайна термометр отличается элегантностью и красивой формой. Это настоящий пример научной красоты, или красивой науки.

Галилео Галилей - итальянский физик, математик, астроном и философ, внесший неоценимый вклад в научную революцию 16 века. Он был первым человеком, открывшим, что плотность жидкости изменяется в результате повышения или понижения температуры.

Термометр, названный в честь этого ученого, сделан из закрытого стеклянного цилиндра. Внутри него находится прозрачная жидкость и несколько колбочек. Каждая колбочка имеет определенный вес. При изменении температуры они поднимаются или опускаются. Помимо всего прочего, термометры Галилео прекрасны и сугубо внешне:) Пожалуй, это самые красивые термометры из всех.

Хотя Галилео на самом деле и не изобрел этот термометр, он был назван в его честь, так как без открытий изобретение не было бы сделано. Такие термометры выпускаются с конца 17 века.

На каждой из колбочек, плавающих внутри сосуда, указан вес. Также на каждой стоит гравировка с указанием номера и градуса. Вес их регулируется противовесом. Вес каждой колбочки слегка различается. Подкрашенная вода в пузырьках добавлена таким образом, чтобы каждый имел одинаковую плотность - это также делает термометр еще более привлекательным.

Самая нижняя колбочка показывает правильную температуру. Когда плотность жидкости внутри колбочки меняется, гравитационная сила превосходит выталкивающую, заставляя колбочку тонуть.