Історія винаходу термометра

Історія винаходу

Винахідником термометра прийнято вважати Галілея: у його власних творах немає опису цього приладу, але його учні, Неллі і Вівіані, засвідчили, що вже в 1597 році він влаштував щось на зразок термобароскопа (термоскоп). Галілей вивчав у цей час Герона Олександрійського, у якого вже описано подібне пристосування, але не для вимірювання градусів тепла, а для підняття води за допомогою нагрівання. Термоскоп представляв собою невеликий скляну кульку з припаяної до нього скляною трубкою. Кулька злегка нагрівали і кінець трубки опускали в посудину з водою. Через деякий час повітря в кульці охолоджувався, його тиск зменшувалася і вода під дією атмосферного тиску піднімалася в трубці вгору на деяку висоту. Надалі при потеплінні тиск повітря в кульці збільшувалася і рівень води в трубці знижувався при охолодженні ж вода в ній піднімалася. За допомогою термоскопа можна було судити тільки про зміну ступеня нагретости тіла: числових значень температури він не показував, так як не мав шкали. Крім того, рівень води в трубці залежав не тільки від температури, але і від атмосферного тиску. У 1657 р. термоскоп Галілея був вдосконалений флорентійськими вченими. Вони забезпечили прилад шкалою з намистин і відкачали повітря з резервуара (кульки) і трубки. Це дозволило не тільки якісно, але і кількісно порівнювати температури тел. Згодом термоскоп був змінений: його перевернули кулькою вниз, а в трубку замість води налили спирт і видалили посудину. Дія цього приладу грунтувалося на розширенні заходів, як «постійних» точок брали температури найбільш жаркого літнього і найбільш холодного зимового дня. Винахід термометра також приписують лорду Бекону, Роберт Фладду, Санкториусу, Скарпи, Корнелію Дреббелю (Cornelius Drebbel), Порт і Саломона де Каус, писав пізніше і частиною мали особисті зносини з Галілеєм. Всі ці термометри були повітряні і складалися з посудини з трубкою, що містить повітря, відокремлений від атмосфери стовпчиком води, вони змінювали свої свідчення і від зміни температури, і від зміни атмосферного тиску.

Термометр Галілея
Термометри з рідиною описані в перший раз в 1667 р. «Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento», де про них говориться як про предмети, що давно виготовляються майстерними ремісниками, яких називають «Confia», розігріваючими скло на раздуваемом вогні лампи і выделывающими з нього дивовижні і дуже ніжні вироби. Спочатку ці термометри наповнювали водою, і вони лопалися, коли вона замерзала; вживати для цього винний спирт почали в 1654 році по думці великого герцога тосканського Фердинанда II. Флорентійські термометри не тільки зображені в «Saggi», але збереглися в кількох примірниках до нашого часу в Галилеевском музеї, у Флоренції; їх приготування описується докладно.
Спочатку майстер повинен був зробити поділу на трубці, соображаясь з її відносними розмірами і розмірами кульки: ділення наносилися розплавленої емаллю на розігріту на лампі трубку, кожне десяте позначалося білою точкою, а інші-чорними. Звичайно робили 50 поділок таким чином, щоб при таненні снігу спирт не опускався нижче 10, а на сонці не піднімався вище 40. Хороші майстри робили такі термометри настільки вдало, що всі вони показували одне і те ж значення температури при однакових умовах, однак такого не вдавалося досягти, якщо трубку поділяли на 100 або 300 частин, щоб отримати більшу точність. Наповнювали термометри допомогою підігрівання кульки і опускання кінця трубки в спирт, закінчували наповнення за допомогою скляної лійки з тонко відтягнутим кінцем, вільно входили в досить широку трубку. Після регулювання кількості рідини, отвір трубки запечатували сургучем, званим «герметичних». З цього ясно, що ці термометри були великими і могли служити для визначення температури повітря, але були ще незручні для інших, більш різноманітних дослідів, і градуси різних термометрів не були порівняні між собою.

В 1703 р. Амонтон (Guillaume Amontons) в Парижі удосконалив повітряний термометр, вимірюючи не розширення, а збільшення пружності повітря, приведеного до одного і того ж обсягу при різних температурах подливанием ртуті у відкрите коліно; барометричний тиск і його зміни при цьому бралися до уваги. Нулем такої шкали повинна була служити «та значна ступінь холоду», при якій повітря втрачає всю свою пружність (тобто сучасний абсолютний нуль), а другий постійної точкою — температура кипіння води. Вплив атмосферного тиску на температуру кипіння ще не було відомо Амонтону, а повітря в його термометрі був звільнений від водяних газів; тому з його даних абсолютний нуль виходить при -239,5° за шкалою Цельсія. Інший повітряний термометр Амонтона, виконаний дуже недосконале, був незалежний від змін атмосферного тиску: він представляв сифонний барометр, відкрите коліно якого було продовжено догори, знизу наповнене міцним розчином поташу, зверху нафтою і закінчувалося запаяним резервуаром з повітрям.
Сучасну форму термометру надав Фаренгейт і описав свій спосіб приготування 1723 р. Спочатку він теж наповнював свої трубки спиртом і лише під кінець перейшов до ртуті. Нуль своєї шкали він поставив при температурі суміші снігу з нашатирем або кухонною сіллю, при температурі «початку замерзання води» він показував 32°, а температура тіла здорової людини у роті або під пахвою була еквівалентна 96°. Згодом він знайшов, що вода кипить при 212° і ця температура була завжди одна і та ж при тому ж стоянні барометра.
Остаточно встановив обидві постійні точки, танучого льоду і кипіння води, шведський фізик Цельсій у 1742 р., але спочатку він ставив 0° при точці кипіння, а 100° при точці замерзання, і прийняв зворотне позначення лише за порадою М. Штермера. Збережені екземпляри термометрів Фаренгейта відрізняються ретельністю виконання. Однак більш зручною виявилася «перевернута шкала, на якій температури танення льоду позначили 0 С, а температуру кипіння 100 С. Таким термометрів вперше користувалися шведські вчені ботанік К. Лінней і астроном М. Штремер. Этот термометр получил широкое распространение.

Работы Реомюра в 1736 г. хотя и повели к установлению 80° шкалы, но были скорее шагом назад против того, что сделал уже Фаренгейт: термометр Реомюра был громадный, неудобный в употреблении, а его способ разделения на градусы был неточным и неудобным.
После Фаренгейта и Реомюра дело изготовления термометров попало в руки ремесленников, так как термометры стали предметом торговли.
У 1848 р. англійський фізик Вільям Томсон (лорд Кельвін) довів можливість створення абсолютної шкали температур, нуль якої не залежить від властивостей води, або речовини, що заповнює термометр. Точкою відліку в «шкалі Кельвіна» послужило значення абсолютного нуля: -273,15° С. При цій температурі припиняється тепловий рух молекул. Отже, стає неможливим подальше охолодження тел.