Galileo Galilei sentó las bases de la medición moderna de la temperatura en 1592. Su dispositivo de medición de vidrio era una bola de vidrio, de la cual se extendía desde abajo un tubo parcialmente lleno de agua. El extremo abierto del tubo angosto también se sumergió en agua. Si el aire del globo se enfriara, el agua del tubo de vidrio subiría. Tal termómetro podría, debido a la compresión o expansión del aire, mostrar un cambio de temperatura, pero no podría medir la temperatura absoluta.
Otras construcciones también se basaron en la idea de Galileo, aunque utilizaron otros medios de transmisión. Los científicos de la Accademia del Cimento florentina en 1641 desarrollaron el primer termómetro de alcohol y, en 1657, de mercurio. Utilizaron la diferente expansión de estas sustancias con temperaturas variables. En un termómetro médico tradicional, el llamado termómetro de máxima, la expansión del líquido indica temperatura máxima por un periodo de tiempo. En termómetros médicos digitales, recibidos en Últimamente generalizada, la temperatura se mide por medio de un sensor cuyo resistencia eléctrica cambia dependiendo de la temperatura.
Varias escalas
La primera medición precisa de la temperatura fue realizada en 1714 por el físico Gabriel Daniel Fahrenheit de Danzig (actual Gdansk), quien creó un termómetro con una escala graduada. Para cero, tomó la temperatura de una mezcla de agua y hielo con amoníaco. En este caso, la temperatura de congelación agua pura es de 32°, y su punto de ebullición es de 212°. En 1742, apareció la escala de temperatura de Anders Celsius, en la que el punto de congelación del agua se toma como 0 ° y su punto de ebullición como 100 °.
- Alrededor del 230 a. C.: Filón de Bizancio descubrió que el aire se expande cuando se calienta.
- 1624: El jesuita Jean Leurechon utilizó por primera vez la palabra "termómetro".
- 1731: Pieter van Musschenbroek construye el primer pirómetro para la medición de temperatura sin contacto.
¿Qué es el calor? grados y temperatura
¿Qué es el calor? Todo el mundo lo sabe. Se sabe que las partículas en gases, líquidos y sólidos están en continuo movimiento y este movimiento se percibe como calor. La energía del movimiento de las partículas, promediada sobre su enorme número, determina la temperatura.
La teoría del calor no apareció inmediatamente. Durante mucho tiempo no pudieron entender qué es el calor, ni cuál es la diferencia entre temperatura y calor. Muchos físicos han asociado el calor con el movimiento de las moléculas. Así, en particular, pensó Lomonosov. Pero convertir el razonamiento general en una ciencia rigurosa no fue fácil.
La historia de cómo aprendieron a medir la temperatura es interesante e inusual. Los termómetros se inventaron muchos años antes de que la gente entendiera lo que estaban midiendo.
La temperatura está asociada con conceptos bastante vagos de calor y frío, que se ubicaron en la creación del hombre en algún lugar junto al olfato, el gusto. Desde tiempos inmemoriales, el hombre ha sabido que cuando dos cuerpos están en estrecho contacto, se establece un equilibrio térmico entre ellos. Una mano sumergida en agua resulta calentarse (o enfriarse) en la misma medida que el agua. Por todas partes en la naturaleza hay flujos de calor. En esto, los científicos naturales han visto durante mucho tiempo la manifestación de las grandes leyes de la naturaleza.
Los antiguos científicos y escolásticos de la Edad Media compararon la propiedad de atracción y repulsión con el calor y el frío. Los médicos antiguos fueron los primeros en necesitar una escala comparativa y, además, bastante precisa del calor corporal. Ellos notaron hace mucho tiempo que la salud de una persona está relacionada de alguna manera con la calidez de su cuerpo y que los medicamentos pueden cambiar esta cualidad. A los medicamentos se les atribuía un efecto de enfriamiento o calentamiento, y el grado de esta acción se determinaba por grados. Las medicinas se mezclaban entre sí, y las mezclas tenían diferentes grados. "Mezcla" en latín - "temperatura" (temperatura).
La historia de la creación y desarrollo del termómetro.
galileo
Ninguno de los contemporáneos de Galileo podía compararse con él en la capacidad de ver grandes leyes en fenómenos simples. Fue uno de los primeros en escribir sobre la naturaleza mecánica del calor.
Galileo publicó un libro llamado "EL saggiatore" (escamas de oro), en el que expone con gran detalle sus puntos de vista sobre la naturaleza. fenomeno fisico. En él habla, en particular, del calentamiento de los sólidos durante la fricción y da otras pruebas de la naturaleza mecánica del calor. Sin embargo, no sabía que no solo los sólidos, sino también los líquidos o incluso los gases podían calentarse mecánicamente. Galileo también se vio obstaculizado por la falta de datos numéricos sobre el calor.
Galileo abordó el estudio de los fenómenos térmicos desde las mismas posiciones; su primera preocupación fue cómo medir la temperatura corporal. Los termómetros fabricados por Galileo (alrededor de 1597) consistían en una bola de cristal llena de aire; del fondo de la bola partía un tubo, parcialmente lleno de agua, que desembocaba en una vasija también llena de agua. La altura de la columna dependía tanto de la temperatura como de la presión atmosférica, y era imposible medir con tal termómetro con precisión. Bajo Galileo, la idea misma de que el aire pudiera empujar contra la tierra parecía bastante descabellada. Por lo tanto, el termómetro de Galileo midió un valor bastante incierto, pero incluso ese termómetro permitió comparar la temperatura diferentes cuerpos al mismo tiempo y en el mismo lugar.
Ya entonces, con la ayuda de un termómetro aún imperfecto, el médico y anatomista Sanctorius de la Universidad de Padua comenzó a medir la temperatura. cuerpo humano. Para hacer esto, él mismo, sin saber nada de Galileo, construyó un termómetro similar.
Otto von Guerick
La historia del termómetro debe mucho a uno de gente asombrosa Siglo XVIII - Otto von Guericke. Hizo el primer barómetro. Similar al dispositivo de Galileo. Pero con un tubo muy largo. A diferencia del instrumento de Galileo, el barómetro de Garike bombeaba aire, de modo que el agua llenaba no solo un tubo largo, sino también parte de la bola. El barómetro estaba fijado a la pared exterior de la casa y la presión del aire se anotaba en una escala a la que apuntaba el dedo de un hombre de madera que flotaba en una bola de cristal. Guericke fue el primero en medir sistemáticamente la presión atmosférica y trató de descubrir la relación entre los cambios de presión y el clima.
Garike también construyó un termómetro relativamente bueno. Consistía en una bola de latón llena de aire y un tubo en forma de U lleno de alcohol. Había un punto en su termómetro en el medio de la escala, cerca del cual el puntero se detuvo en la primera helada; Garike eligió este punto como el comienzo de la escala. Está claro que tal elección fue ingenua, pero aun así Garike dio el primer paso.
newton
Mencionemos también el trabajo de Newton "Sobre la escala de grados de calor y frío", publicado en 1701, en el que se describe una escala de 12 grados. Colocó el cero en el mismo lugar donde lo colocamos ahora, en el punto de congelación del agua, y 12 grados correspondían a la temperatura de una persona sana.
amontano construyó un termómetro completamente soldado, haciéndolo finalmente completamente independiente de la presión atmosférica.
El primer termómetro moderno fue descrito en 1724 por Daniel Fahrenheit, un soplador de vidrio de Holanda. Se pueden comparar diferentes termómetros Fahrenheit comparando sus lecturas en diferentes puntos de "referencia" en la escala. Por lo tanto, se hicieron famosos por su precisión. Esta escala todavía se usa en Inglaterra y los Estados Unidos.
Escala moderna Celsius fue propuesta en 1742. Al físico sueco no le gustaban las temperaturas negativas, y consideró necesario invertir la antigua escala y poner cero en el punto de ebullición del agua y 100 grados en su punto de congelación. Pero la "escala invertida" no ganó popularidad y muy pronto se "invirtió" nuevamente.
Antes de la revolución, se adoptó la escala Réaumur en Rusia (el punto de agua era 0 y el punto de ebullición era 80) - Los termómetros Réaumur colgaban en las calles y en todas las casas. Recién en los años treinta fueron suplantados por los termómetros Celsius.
¿Qué es el calor? Equilibrio termal
A principios del siglo XIX, el termómetro se había convertido en un instrumento muy común. Pero no hubo consenso sobre lo que mide el termómetro durante mucho tiempo.
Habiendo aprendido a medir la temperatura, los físicos no han progresado mucho en la comprensión de lo que es el calor. El concepto de "calor" y "temperatura" era aún más difícil de separar. Cuando un cuerpo se calienta, su temperatura aumenta. Cuando el calor fluye de un cuerpo a otro, la temperatura de un cuerpo desciende y la temperatura del otro aumenta.
concepto "equilibrio termal" muy común en la teoría del calor. Es más fácil entender qué es el equilibrio térmico en el caso de un gas monoatómico. Si el gas en el recipiente se comporta de tal manera que la temperatura es la misma en todos los puntos del recipiente (naturalmente, la temperatura de las paredes del recipiente también es siempre la misma), entonces el gas está en equilibrio térmico. Esto significa que en dicho gas, el calor no fluye de una parte del recipiente a otra, ni la presión ni los cambios de presión en él. composición química y, en general, desde el punto de vista de los fenómenos térmicos clásicos en un gas, “no pasa nada”.
El calor siempre fluye de tal manera que la temperatura se iguala, de modo que el sistema entra en un estado de equilibrio térmico. La transición a un estado de equilibrio térmico puede ser un proceso complejo y bastante largo.
la escala de temperatura. Escala de temperatura absoluta
la escala de temperatura
En todos los aparatos que se inventaron en el siglo XVIII, la medida de la temperatura se reducía a medir la longitud de una columna de agua, alcohol o mercurio. Los termómetros funcionaban solo en un rango de temperatura limitado. Las sustancias que los llenaban se congelaban y hervían, y estos termómetros no podían medir temperaturas muy bajas o muy altas.
La escala Celsius establece con precisión la posición de dos puntos: 0 y 100 grados, cuya distancia en la escala se divide en partes iguales. Pero el papel de cada división seguía siendo incierto. También era necesario entender qué sucede en el cuerpo cuando el mercurio del termómetro sube un grado. Sería más fácil suponer que en este caso la energía del cuerpo aumenta en la misma cantidad. Este valor, relacionado con una unidad de masa corporal, se denomina capacidad calorífica específica.
Escala de temperatura absoluta
La unidad de temperatura surgió por casualidad: pusieron el número 100 en el punto de ebullición del agua. Este acto tuvo implicaciones importantes: en la ley de Clapeyron-Clausius apareció una nueva constante de los gases R = 8,3157 julios/grado. Tal número surgió solo porque el valor en grados se introdujo hace mucho tiempo y todos los cambios que ocurren con los gases se atribuyeron por costumbre a una escala de temperatura elegida al azar. Sería más conveniente ahora cambiar la definición del grado y "adjuntarlo" a la ecuación de los gases ideales. Para hacer esto, solo necesita reducir el valor de grado en 8.3157 veces y asumir que la temperatura está en una escala de "gas ideal":
Descubrimiento de Lord Kelvin
Thomson (más tarde Lord Kelvin) se interesó en la cuestión del significado de la temperatura, quien en 1848 descubrió que a partir del teorema de Carnot se puede hacer un simple, pero muy conclusión importante. Kelvin notó que si el trabajo del ciclo de Carnot depende solo de las temperaturas del calentador y el refrigerador, esto le permite establecer una nueva escala de temperatura que no depende de las propiedades del fluido de trabajo.
El ciclo de Carnot, si se puede realizar entre dos cuerpos, permite determinar la relación de las temperaturas de estos dos cuerpos. La escala de temperatura así definida se denomina escala de temperatura absoluta. A ella misma temperatura absoluta tenía un cierto valor, es necesario elegir algún número para un punto de la nueva escala absoluta: un valor numérico de temperatura debe establecerse arbitrariamente. Después de eso, todos los demás valores se determinan en principio utilizando el ciclo de Carnot.
Desafortunadamente, con toda la belleza de la construcción teórica de la escala Kelvin, es muy difícil implementar el ciclo de Carnot en la práctica. Es difícil implementar un ciclo reversible, es difícil deshacerse de las pérdidas.
Escala de temperatura real
Durante muchos años, se eligieron dos puntos para la escala de temperatura, el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua, y la distancia entre ellos se dividió en 100 partes, cada una de las cuales se consideraba un grado. Esta escala con dos puntos de referencia ha sido adoptada en todo el mundo.
Pero esta escala tenía, sin embargo, un gran inconveniente en términos de precisión de medición. Para ello, era necesario poder reproducir con precisión tanto las condiciones de fusión del hielo como las condiciones de ebullición del agua. Era más fácil arreglárselas con un punto de referencia, por ejemplo, el punto de fusión del hielo, y medir la temperatura por la relación de presiones relacionadas con la relación de temperaturas por la ecuación de estado.
Ahora se elige como punto de referencia unitario el llamado punto triple del agua: la temperatura a la que se llevan a cabo sus tres fases en equilibrio: vapor - agua - hielo. La transición a tal escala pasó casi desapercibida. Tal reforma se llevó a cabo en 1954, y ahora la pregunta de a qué temperatura se derrite el hielo a presión normal debe responderse "alrededor de 0".
escala internacional de temperatura
La escala con un punto de referencia se puede reconciliar fácilmente con la escala de Kelvin-Mendeleev basada en el teorema de Carnot. La escala termodinámica no cambia si todas las temperaturas se multiplican por el mismo número. La elección de un punto de referencia elimina esta ambigüedad.
La escala termodinámica solo se puede utilizar en laboratorios especiales y bien equipados. Los laboratorios convencionales utilizan una escala llamada IPTS68 (Escala Práctica Internacional de Temperatura, adoptada en 1968). En esta escala, el punto de ebullición del agua es exactamente de 100 grados, además, existen otros puntos de referencia, a los que también se les asigna un determinado valor de temperatura.
Temperaturas bajas
Interés en conseguir temperaturas bajas surgió no sólo de consideraciones prácticas. Los físicos han estado interesados durante mucho tiempo en la cuestión de si los gases como el aire, el oxígeno y el hidrógeno pueden convertirse en líquidos. Esta historia comienza en 1877.
En 1877, el ingeniero de minas Kayete deja caer acetileno líquido en un recipiente de laboratorio en el que de repente se abre una fuga. Una fuerte caída de presión provocó la formación de niebla. Casi en los mismos días, Pictet de Ginebra informó de una sucesiva reducción en cascada de varios gases, que culminó en la producción de oxígeno líquido a una temperatura de -140 grados centígrados y una presión de 320 atmósferas.
También debo mencionar a Dewart. Que en 1898 recibió hidrógeno líquido, bajando la temperatura a unos 129 K. Finalmente, en 1908, Kamerling-Onnes en Holanda también recibió helio líquido. La temperatura que alcanzó estaba a solo 1 grado del cero absoluto.
En 1939, P. L. Kapitsa demostró la gran eficiencia de las máquinas de licuefacción, en las que el gas sí trabaja con la ayuda de una turbina. Desde entonces, los turboexpansores se han generalizado. También propuso la construcción instalación eficiente para licuar helio.
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Texto tomado del sitio: www.xreferat.ru
El hombre moderno se ha acostumbrado durante mucho tiempo al hecho de que está rodeado de dispositivos útiles e "inteligentes". Pero no todos se dan cuenta de cuán largo y muchas veces difícil fue el camino de estas cosas a través del espesor de los siglos. Tomemos, por ejemplo, un termómetro médico familiar, o coloquialmente un termómetro. Parece que no hay nada más sencillo y cotidiano, pero en realidad cruzó el umbral de nuestra casa no hace mucho.
Primeros prototipos
El primer termómetro, más precisamente, un termoscopio de aire, era completamente diferente del moderno. Fue creado en 1597 por uno de los titanes del Renacimiento, el científico italiano Galileo Galilei. Sin embargo, no es el autor directo del desarrollo: Galileo puso en práctica las ideas de Garza de Alejandría, quien ya describió un aparato similar, aunque no para medir grados de calor, sino para elevar agua por calentamiento.
A una bola de cristal del tamaño de huevo el científico soldó un tubo de vidrio delgado. Calentando la bola (y, en consecuencia, el aire que contiene) con las manos y dándole la vuelta, sumergió el extremo libre del tubo en un recipiente con agua teñida o vino. Tan pronto como la bola se enfrió, el volumen de aire contenido en ella disminuyó y el agua, ocupando su lugar, subió a través del tubo. A diferencia de un termómetro moderno, el instrumento de Galileo expandía aire, no mercurio. Además, en realidad era solo un prototipo sin una escala de medición específica.
Casi simultáneamente con Galileo, sin saber aún sobre su invento, el profesor de la Universidad de Padua S. Santorio, médico, anatomista y fisiólogo, creó su propio dispositivo, con el que midió la temperatura del cuerpo humano. En aquellos días, se creía que el aire exhalado por una persona proviene directamente del corazón y lleva "calor vital". Fue Santorio quien trató de medirlo para comprender uno de los principales secretos de la vida del organismo.
Su dispositivo era bastante voluminoso y también consistía en una bola, pero ya llena de líquido, así como un barril de cuerda con graduaciones aplicadas. La persona sopló en el termómetro, o se lo metió en la boca, o lo calentó con las manos (dependiendo del propósito del experimento). Como resultado, Santorio se convirtió en el primer médico en saber que nuestro cuerpo tiene una temperatura normal, y evaluó su desviación de la norma como una condición dolorosa.
El advenimiento del termómetro clásico
En 1657, los científicos florentinos mejoraron el termoscopio de Galileo. Ajustaron el instrumento con una escala de perlas y sangraron el aire del tanque (bola) y el tubo. Esto hizo posible no solo cualitativamente, sino también cuantitativamente comparar las temperaturas de los cuerpos. Posteriormente, se cambió el termoscopio: se volteó, se vertió alcohol en el tubo en lugar de agua y se retiró el recipiente. Pero desde el alcohol altas temperaturas hierve rápido, solo era bueno para medir el frío. Y el termómetro empezó a “cargarse” de mercurio.
No había una única escala de grados, tan familiar para nosotros hoy, en ese momento. Los famosos Fahrenheit y Réaumur ofrecieron sus propias opciones de medición, pero la palabra decisiva (y posteriormente la aplicación a mayor escala) resultó estar detrás de la escala de 100 grados desarrollada por el físico y astrónomo sueco Andersen Celsius. Es cierto que al principio este sistema funcionaba "al revés": 0 grados correspondían al punto de ebullición del agua y 100 grados correspondían al punto de fusión del hielo. Posteriormente, la escala se invirtió: según algunas fuentes, por el propio inventor, según otras, por el sucesor de Celsius M. Stremer, y quien cree que Carl Linnaeus la editó en 1745. Es de esta forma que esta escala ha echado raíces y ha llegado hasta nuestros días.
Además, en la corte de Fernando II, emperador del Sacro Imperio Romano Germánico, conocido no solo como mecenas de las artes, sino también como autor de una serie de instrumentos físicos, se crearon divertidos termómetros que parecían ranitas. . Fueron ejecutados con tanta delicadeza y destreza que despertaron la admiración de los contemporáneos. Estos termómetros fueron diseñados para medir la temperatura del cuerpo humano y se adherían fácilmente a la piel con un parche. La cavidad de las "ranas" estaba parcialmente llena de líquido, en cuya superficie flotaban bolas de colores de varias densidades. Cuando el líquido se calentó, su volumen aumentó ligeramente y la densidad disminuyó correspondientemente. Y luego algunas bolas se hundieron hasta el fondo del dispositivo.
Termómetro de mercurio hoy
En la práctica médica, la termometría comenzó a usarse mucho más tarde que en la tecnología. Ya en 1861, el médico alemán Karl Gerhard consideraba que "la medición de la temperatura era un procedimiento demasiado complicado para ponerlo en práctica y uso frecuente". De una forma u otra, su pronóstico no impidió que el termómetro de mercurio ocupara un lugar privilegiado en el arsenal de todos los médicos generales y en casi cualquier botiquín de primeros auxilios doméstico.
Un termómetro de mercurio es un tubo de vidrio aerodinámico con un capilar que contiene 2 gramos de mercurio. Estos termómetros funcionan debido al hecho de que durante el calentamiento y el enfriamiento, el mercurio se expande y contrae uniformemente. Debido a estas propiedades, también se utiliza en barómetros y otros instrumentos de investigación. Los termómetros de mercurio tienen la mayor precisión para determinar la temperatura (el error no es más de 0,1 grados).
Si sigue las reglas de uso y almacenamiento correctamente, dicho termómetro le servirá durante muchos años. Además, se puede comprar a bajo costo en cualquier farmacia, excepto en los países de la UE, que fueron prohibidos no hace mucho debido a la alta toxicidad del metal líquido. De las desventajas de los termómetros de mercurio, además de su relleno venenoso, debe tenerse en cuenta largo tiempo Medición de la temperatura: unos 10 minutos para obtener el resultado más preciso.
El termómetro debe estar siempre a mano, ya que la temperatura corporal elevada es el primer síntoma proceso inflamatorio en organismo. Cuantos sean Gente moderna abusan de la información que les da el termómetro. Es importante entender que un aumento de la temperatura NO es la causa de la inflamación, sino una manifestación de las funciones protectoras del sistema inmunológico. Por lo tanto, no es necesario bajar las temperaturas por debajo de los 38 grados con medicamentos; esta es una forma bastante estúpida de interferir con la recuperación. Pero la temperatura está por debajo de lo normal, por el contrario, sugiere que el cuerpo no tiene suficiente fuerza para luchar por sí mismo.
Arregló algo así como un termobaroscopio (termoscopio). Galileo estudió en esta época a Herón de Alejandría, quien ya describió un aparato similar, pero no para medir grados de calor, sino para elevar agua por calentamiento. El termoscopio era una pequeña bola de vidrio con un tubo de vidrio soldado. La bola se calentó ligeramente y el extremo del tubo se introdujo en un recipiente con agua. Después de algún tiempo, el aire en la bola se enfrió, su presión disminuyó y el agua, bajo la acción de la presión atmosférica, se elevó en el tubo hasta cierta altura. Posteriormente, con el calentamiento, la presión del aire en la bola aumentó y el nivel del agua en el tubo disminuyó; cuando se enfrió, el agua subió. Con la ayuda de un termoscopio, fue posible juzgar solo sobre el cambio en el grado de calentamiento del cuerpo: valores numéricos no mostró la temperatura, ya que no tenía una escala. Además, el nivel del agua en el tubo dependía no solo de la temperatura, sino también de la presión atmosférica. En 1657, los científicos florentinos mejoraron el termoscopio de Galileo. Ajustaron el instrumento con una escala de perlas y sangraron el aire del tanque (bola) y el tubo. Esto hizo posible no solo cualitativamente, sino también cuantitativamente comparar las temperaturas de los cuerpos. Posteriormente, se cambió el termoscopio: se volteó, se vertió alcohol en el tubo en lugar de agua y se retiró el recipiente. El funcionamiento de este dispositivo se basó en la ampliación de medidas, como puntos “constantes” se tomaron las temperaturas del verano más caluroso y las temperaturas más frías. día de invierno. La invención del termómetro también se atribuye a Lord Bacon, Robert Fludd, Sanctorius, Scarpi, Cornelius Drebbel ( Cornelio Drebbel), Porte y Salomon de Caus, quien escribió más tarde y en parte tuvo relaciones personales con Galileo. Todos estos termómetros eran de aire y consistían en un recipiente con un tubo que contenía aire, separados de la atmósfera por una columna de agua, cambiaban sus lecturas tanto por cambios de temperatura como por cambios en la presión atmosférica.
Termómetro médico de mercurio
Los termómetros líquidos se describen por primera vez en Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento, donde se habla de ellos como objetos hechos hace mucho tiempo por hábiles artesanos llamados "Confia" a partir de productos sorprendentes y muy delicados. Al principio estos termómetros estaban llenos de agua y reventaban cuando se congelaba; comenzaron a utilizar aguardiente de vino para esto en 1654 por idea del Gran Duque de Toscana Fernando II. Los termómetros florentinos no solo están representados en Saggi, sino que varias copias han sobrevivido hasta nuestros días en el Museo Galileo de Florencia; su preparación se describe en detalle.
Primero, el maestro debía hacer divisiones en el tubo, considerando sus dimensiones relativas y el tamaño de la bola: las divisiones se aplicaban con esmalte fundido sobre el tubo calentado en la lámpara, cada décima se indicaba con un punto blanco, y las demás por negro Usualmente hacían 50 divisiones de tal manera que cuando la nieve se derretía, el alcohol no bajaba de 10, y al sol no subía de 40. buenos artesanos hizo tales termómetros con tanto éxito que todos mostraron el mismo valor de temperatura en mismas condiciones Sin embargo, esto no se podría lograr si el tubo se dividiera en 100 o 300 partes para obtener una mayor precisión. Los termómetros se llenaron calentando el bulbo y sumergiendo el extremo del tubo en alcohol; el llenado se completó usando un embudo de vidrio con un extremo estirado delgado que entraba libremente en un tubo bastante ancho. Después de ajustar la cantidad de líquido, la abertura del tubo se selló con lacre, llamado "hermético". De esto es claro que estos termómetros eran grandes y podían servir para determinar la temperatura del aire, pero todavía eran inconvenientes para otros experimentos más diversos, y los grados de diferentes termómetros no eran comparables entre sí.
El físico sueco Celsius finalmente estableció ambos puntos constantes, fusión del hielo y ebullición del agua, en 1742, pero inicialmente fijó 0 ° en el punto de ebullición y 100 ° en el punto de congelación, y adoptó la designación inversa solo por consejo de M. Störmer. Las copias sobrevivientes de los termómetros Fahrenheit se distinguen por su meticulosa mano de obra. Sin embargo, la escala "invertida" resultó ser más conveniente, en la que las temperaturas de fusión del hielo se designaron como 0 C y el punto de ebullición fue de 100 C. Los científicos suecos, el botánico K. Linnaeus y el astrónomo M. Stremer, fueron los primeros. usar tal termómetro. Este termómetro es ampliamente utilizado.
Para eliminar el mercurio derramado de un termómetro roto, consulte el artículo DesmercurizaciónTermómetros mecánicos
Termómetro mecánico
Termómetro mecánico de ventana
Los termómetros de este tipo funcionan según el mismo principio que los termómetros de líquido, pero normalmente se utiliza como sensor una espiral de metal o una cinta bimetálica.
Termómetros eléctricos
Termómetro eléctrico médico
El principio de funcionamiento de los termómetros eléctricos se basa en el cambio de la resistencia del conductor cuando cambia la temperatura ambiente.
Los termómetros eléctricos de una gama más amplia se basan en termopares (el contacto entre metales con diferente electronegatividad crea una diferencia de potencial de contacto que depende de la temperatura).
estación meteorológica doméstica
Las más precisas y estables en el tiempo son las termorresistencias a base de alambre de platino o la pulverización catódica de platino sobre cerámica. Más extendida recibido PT100 (resistencia a 0 °C - 100 Ω) PT1000 (resistencia a 0 °C - 1000 Ω) (IEC751). La dependencia de la temperatura es casi lineal y obedece a una ley cuadrática a temperaturas positivas ya una ecuación de cuarto grado a las negativas (las constantes correspondientes son muy pequeñas, y en una primera aproximación esta dependencia puede considerarse lineal). Rango de temperatura -200 - +850 °C.
Por lo tanto, la resistencia en T°C, resistencia a 0 °C y constantes (para resistencia de platino) -
Termómetros ópticos
Los termómetros ópticos le permiten registrar la temperatura cambiando el nivel de luminosidad, el espectro y otros parámetros (ver Medición de temperatura por fibra óptica) con la temperatura. Por ejemplo, medidores de temperatura corporal infrarrojos.
Termómetros infrarrojos
Un termómetro infrarrojo le permite medir la temperatura sin contacto directo con una persona. En algunos países, ha habido durante mucho tiempo una tendencia a abandonar los termómetros de mercurio en favor de los infrarrojos, no solo en las instituciones médicas, sino también a nivel doméstico.
El termómetro infrarrojo tiene una serie de ventajas innegables, a saber:
- seguridad de uso (incluso con daños mecánicos graves, nada amenaza la salud)
- mayor precisión de medición
- tiempo mínimo de procedimiento (la medición se realiza en 0,5 segundos)
- posibilidad de recogida de datos en grupo
Termómetros técnicos
Los termómetros técnicos de líquidos se utilizan en empresas de agricultura, industrias petroquímicas, químicas, mineras y metalúrgicas, en ingeniería mecánica, vivienda y comunal economía, transporte, construcción, medicina, en una palabra, en todas las esferas de la vida.
Hay tales tipos de termómetros técnicos:
- termómetros técnicos de líquidos ТТЖ-М;
- termómetros bimetálicos TB, TBT, TBI;
- termómetros agrícolas TS-7-M1;
- termómetros de máxima SP-83 M;
- termómetros para cámaras especiales de bajo grado SP-100;
- termómetros especiales resistentes a vibraciones SP-V;
- termómetros de electrocontacto de mercurio TPK;
- termómetros de laboratorio TLS;
- termómetros para productos petrolíferos TN;
- termómetros para probar productos derivados del petróleo TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.
Antes de la invención de una tan ordinaria y simple para nuestro La vida cotidiana instrumento de medición ¿qué tal estado térmico la gente podía juzgar sólo por sus sensaciones inmediatas: tibio o frío, caliente o frío.
La historia de la termodinámica comenzó cuando en 1592 creó el primer instrumento para observar los cambios de temperatura, llamándolo termoscopio. El termoscopio era una pequeña bola con un tubo de vidrio soldado. La bola se calentó y el extremo del tubo se sumergió en el agua. Cuando la bola se enfrió, la presión en ella disminuyó y el agua en el tubo, bajo la acción de la presión atmosférica, se elevó a cierta altura hacia arriba.
Con el calentamiento, el nivel del agua en las tuberías bajó. La desventaja del dispositivo era que solo podía juzgar el grado relativo de calentamiento o enfriamiento del cuerpo, ya que aún no tenía una escala.
Más tarde, los científicos florentinos mejoraron el termoscopio de Galileo añadiéndole una escala de cuentas y bombeando aire fuera de la bola.
En el siglo XVII, el científico florentino Torricelli convirtió un termoscopio de aire en uno de alcohol. El dispositivo se puso boca abajo, se retiró el recipiente con agua y se vertió alcohol en el tubo. El funcionamiento del dispositivo se basaba en la expansión del alcohol cuando se calentaba; ahora las lecturas no dependían de la presión atmosférica. Fue uno de los primeros termómetros líquidos.
En ese momento, las lecturas de los instrumentos aún no eran consistentes entre sí, ya que no se tenía en cuenta ningún sistema específico al calibrar las escalas. En 1694, Carlo Renaldini propuso tomar la temperatura de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua como dos puntos extremos.
En 1714 D.G. Fahrenheit hizo un termómetro de mercurio. En la escala, marcó tres puntos fijos: la parte inferior, 32 ° F - el punto de congelación solución salina, 96 ° es la temperatura del cuerpo humano, la superior 212 ° F es el punto de ebullición del agua. El termómetro Fahrenheit se usó en los países de habla inglesa hasta los años 70 del siglo XX, y todavía se usa en los EE. UU.
Otra escala fue propuesta por el científico francés Réaumur en 1730. Hizo experimentos con un termómetro de alcohol y llegó a la conclusión de que la escala se puede construir de acuerdo con la expansión térmica del alcohol. Habiendo establecido que el alcohol que utiliza, mezclado con agua en una proporción de 5:1, se expande en una proporción de 1000:1080 cuando la temperatura cambia del punto de congelación al punto de ebullición del agua, el científico propuso utilizar una escala de 0 a 80 grados. Tomando como 0° la temperatura de fusión del hielo, y como 80° el punto de ebullición del agua a presión atmosférica normal.
En 1742, el científico sueco Andrés Celsius propuso una escala para un termómetro de mercurio, en la que el intervalo entre los puntos extremos se dividía en 100 grados. En este caso, al principio, el punto de ebullición del agua se designó como 0 ° y la temperatura de fusión del hielo como 100 °. Sin embargo, de esta forma, la escala resultó no ser muy conveniente, y más tarde el astrónomo M. Stremer y el botánico K. Linnaeus decidieron cambiar puntos extremos lugares.
MV Lomonosov propuso un termómetro de líquidos con una escala de 150 divisiones desde el punto de fusión del hielo hasta el punto de ebullición del agua. YO G. Lambert posee la creación de un termómetro de aire con una escala de 375°, donde un grado se tomaba como una milésima parte de la expansión del volumen de aire. También ha habido intentos de crear un termómetro basado en la extensión sólidos. Así, en 1747, el holandés P. Muschenbrug utilizó la expansión de una barra para medir el punto de fusión de varios metales.
Hacia fines del siglo XVIII, el número de diferentes escalas de temperatura aumentó significativamente. Según la pilometría de Lambert, en ese momento había 19 de ellos. Escalas de temperatura, que se discutieron anteriormente, se distinguen por el hecho de que el punto de referencia para ellos fue elegido arbitrariamente.
En 1848, el físico inglés William Thomson (Lord Kelvin) demostró la posibilidad de crear una escala de temperatura absoluta, cuyo cero no depende de las propiedades del agua o de la sustancia de relleno. El punto de referencia en la "escala Kelvin" era el valor del cero absoluto: -273,15 °C. A esta temperatura, la moción termal moléculas. En consecuencia, se hace imposible un mayor enfriamiento de los cuerpos.
Esta es la historia básica del surgimiento del termómetro y las escalas termométricas. Hasta la fecha, los termómetros con escala Celsius, Fahrenheit (en los EE. UU.), así como con escala Kelvin en investigación científica. Actualmente, la temperatura se mide mediante instrumentos cuyo funcionamiento se basa en diversas propiedades termométricas de líquidos, gases y sólidos. Y si en el siglo XVIII hubo un verdadero "boom" de descubrimientos en el campo de los sistemas de medición de temperatura, desde el siglo pasado nuevo tiempo descubrimientos en el campo de los métodos de medición de temperatura.
Hoy en día, hay muchos dispositivos que se utilizan en la industria, en el hogar, en la investigación científica: termómetros de expansión y termómetros manométricos, termómetros termoeléctricos y de resistencia, así como termómetros pirométricos que le permiten medir la temperatura sin contacto.
