Grunden till modern temperaturmätning lades 1592 av Galileo Galilei. Hans glasmätare var en glaskula, från vilken ett rör delvis fyllt med vatten sträckte sig underifrån. Den öppna änden av det smala röret var också nedsänkt i vatten. Om luften i ballongen svalnade skulle vattnet i glasröret stiga. En sådan termometer kunde, på grund av luftens kompression eller expansion, visa en temperaturförändring, men kunde inte mäta den absoluta temperaturen.
Ytterligare konstruktioner baserades också på Galileos idé, även om de använde andra överföringsmedier. Forskare från den florentinska Accademia del Cimento 1641 utvecklade den första alkoholtermometern, och 1657 - kvicksilver. De använde olika expansion av dessa ämnen med varierande temperaturer. I en traditionell medicinsk termometer, den så kallade maxtermometern, anger expansionen av en vätska maxtemperaturen över en tidsperiod. I digitala medicinska termometrar, som nyligen har fått stor spridning, mäts temperaturen med hjälp av en sensor vars elektriska resistans varierar med temperaturen.
Olika vågar
Den första exakta temperaturmätningen gjordes 1714 av fysikern Gabriel Daniel Fahrenheit från Danzig (moderna Gdansk), som skapade en termometer med en graderad skala. För noll tog han temperaturen på en blandning av vatten och is med ammoniak. I detta fall är fryspunkten för rent vatten 32° och dess kokpunkt är 212°. År 1742 dök Anders Celsius temperaturskalan upp, där fryspunkten för vatten tas till 0 ° och dess kokpunkt som 100 °.
- Cirka 230 f.Kr.: Philo av Bysans upptäckte att luft expanderar när den värms upp.
- 1624: Jesuiten Jean Leurechon använde först ordet "termometer".
- 1731: Pieter van Musschenbroek bygger den första pyrometern för beröringsfri temperaturmätning.
Vad är värme? grader och temperatur
Vad är värme - alla vet. Det är känt att partiklar i gaser, vätskor och fasta ämnen är i kontinuerlig rörelse och denna rörelse uppfattas som värme. Energin för partikelrörelser, i medeltal över deras enorma antal, bestämmer temperaturen.
Teorin om värme dök inte upp omedelbart. Under mycket lång tid kunde de inte förstå vad värme är, inte heller vad som är skillnaden mellan temperatur och värme. Många fysiker har förknippat värme med molekylers rörelse. Så, i synnerhet, tänkte Lomonosov. Men att förvandla allmänna resonemang till en rigorös vetenskap var inte lätt.
Historien om hur de lärde sig att mäta temperatur är intressant och ovanlig. Termometrar uppfanns många år innan folk förstod vad de mätte.
Temperatur är förknippad med ganska vaga begrepp om värme och kyla, som fanns i skapandet av människan någonstans nära lukten, smaken. Sedan urminnes tider har människan vetat att när två kroppar är i nära kontakt upprättas termisk jämvikt mellan dem. En hand som doppas i vatten visar sig vara uppvärmd (eller kyld) i samma grad som vatten. Överallt i naturen finns värmeflöden. I detta har naturvetare länge sett manifestationen av de stora naturlagarna.
Forntida vetenskapsmän och skolastiker från medeltiden jämförde egenskapen attraktion och avstötning med värme och kyla. De gamla läkarna var de första som behövde en jämförande och dessutom en ganska exakt skala för kroppsvärme. De märkte för länge sedan att en persons hälsa på något sätt är relaterad till kroppens värme och att mediciner kan förändra denna kvalitet. En kylande eller värmande effekt tillskrevs läkemedel, och graden av denna verkan bestämdes av grader. Läkemedel blandades med varandra, och blandningarna hade olika grader. "Blandning" på latin - "temperatur" (temperatur).
Historien om skapandet och utvecklingen av termometern
Galileo
Ingen av Galileos samtida kunde mäta sig med honom i förmågan att se stora lagar i enkla fenomen. Han var en av de första som skrev om värmens mekaniska natur.
Galileo publicerade en bok som han kallade "EL saggiatore" (vågar för att väga guld), där han i detalj redogör för sina åsikter om fysiska fenomens natur. I den talar han särskilt om uppvärmning av fasta ämnen under friktion och ger andra bevis på värmens mekaniska natur. Han visste dock inte att inte bara fasta ämnen, utan även vätskor eller till och med gaser kunde värmas upp mekaniskt. Galileo hämmades också av bristen på numeriska data om värme.
Galileo närmade sig studiet av termiska fenomen från samma positioner; hans första bekymmer var hur man mäter kroppstemperaturen. Termometrarna tillverkade av Galileo (cirka 1597) bestod av en glaskula fylld med luft; från kulans botten utgick ett rör, delvis fyllt med vatten, som slutade i ett kärl också fyllt med vatten. Kolonnens höjd berodde på både temperatur och atmosfärstryck, och det var omöjligt att mäta med en sådan termometer med någon noggrannhet. Under Galileo verkade själva tanken att luft kunde trycka mot jorden vild nog. Därför mätte Galileos termometer ett ganska osäkert värde, men även en sådan termometer gjorde det möjligt att jämföra temperaturen på olika kroppar samtidigt och på samma plats.
Redan då, med hjälp av en fortfarande ofullkomlig termometer, började läkaren och anatomen Sanctorius från universitetet i Padua mäta temperaturen i människokroppen. För att göra detta byggde han själv, utan att veta om Galileo, en liknande termometer.
Otto von Guerick
Termometerns historia har mycket att tacka för en av 1700-talets mest fantastiska människor, Otto von Guericke. Han gjorde den första barometern. Liknar Galileos enhet. Men med ett väldigt långt rör. Till skillnad från Galileos instrument pumpades luft ut ur Garikes barometer, så att vatten fyllde inte bara ett långt rör, utan också en del av bollen. Barometern var fäst vid husets yttervägg och lufttrycket noterades på en skala som pekade på av ett finger från en träman som svävade i en glaskula. Guericke var den första som systematiskt mätte atmosfärstrycket och försökte upptäcka sambandet mellan tryckförändringar och vädret.
Garike byggde också en relativt bra termometer. Den bestod av en mässingskula fylld med luft och ett U-format rör fyllt med alkohol. Det fanns en punkt på hans termometer i mitten av skalan, nära vilken pekaren stannade vid den första frosten - denna punkt valdes av Garike som början på skalan. Det är klart att ett sådant val var naivt, men ändå tog Garike första steget.
Newton
Låt oss också nämna Newtons verk "På skalan av grader av värme och kyla", publicerat 1701, där en 12-gradig skala beskrivs. Han placerade noll på samma plats där vi placerar den nu - vid vattnets fryspunkt, och 12 grader motsvarade temperaturen hos en frisk person.
Amontane byggde en helt lödd termometer, som slutligen gjorde den helt oberoende av atmosfärstrycket.
Den första moderna termometern beskrevs 1724 av Daniel Fahrenheit, en glasblåsare från Holland. Olika Fahrenheit-termometrar kunde jämföras med varandra genom att jämföra deras avläsningar vid olika "referens"-punkter på skalan. Därför blev de kända för sin noggrannhet. Denna våg används fortfarande i England och USA.
Modern skala Celsius föreslogs 1742. Den svenske fysikern gillade inte negativa temperaturer, och han fann det nödvändigt att vända den gamla skalan och sätta noll vid vattnets kokpunkt och 100 grader vid dess fryspunkt. Men den "inverterade skalan" blev inte populär och blev mycket snart "inverterad" tillbaka.
Före revolutionen antogs Réaumur-skalan i Ryssland (vattenpunkten var 0, och kokpunkten var 80) - Réaumur-termometrar hängde på gatorna och i alla hus. Först på trettiotalet ersattes de av Celsius-termometrar.
Vad är värme? Termisk jämvikt
I början av 1800-talet hade termometern blivit ett mycket vanligt instrument. Men det rådde ingen konsensus om vad termometern mäter under lång tid.
Efter att ha lärt sig att mäta temperatur har fysiker inte gjort stora framsteg i att förstå vad värme är. Begreppet "värme" och "temperatur" var ännu svårare att skilja åt. När en kropp värms upp stiger dess temperatur. När värme strömmar från en kropp till en annan sjunker temperaturen i en kropp och temperaturen i den andra stiger.
begrepp "termisk jämvikt" mycket vanligt i värmeteorin. Det är lättast att förstå vad termisk jämvikt är när det gäller en monoatomisk gas. Om gasen i kärlet beter sig så att temperaturen är densamma på alla punkter i kärlet - naturligtvis är temperaturen på kärlväggarna alltid densamma - då är gasen i termisk jämvikt. Detta innebär att i en sådan gas strömmar inte värme från en del av kärlet till en annan, varken trycket eller den kemiska sammansättningen förändras i den, och i allmänhet, ur synvinkeln av klassiska termiska fenomen, "händer ingenting. ” i gasen.
Värme strömmar alltid på ett sådant sätt att temperaturen utjämnas, så att systemet går in i ett tillstånd av termisk jämvikt. Övergången till ett tillstånd av termisk jämvikt kan vara en komplex och ganska lång process.
temperaturskala. Absolut temperaturskala
temperaturskala
I alla apparater som uppfanns på 1700-talet reducerades temperaturmätningen till att mäta längden på en kolonn av vatten, alkohol eller kvicksilver. Termometrar fungerade endast i ett begränsat temperaturområde. Ämnen som fyllde dem frös och kokade, och dessa termometrar kunde inte mäta mycket låga eller mycket höga temperaturer.
Celsiusskalan ställde exakt in positionen för två punkter - 0 och 100 grader, avståndet mellan vilka på skalan var uppdelat i lika delar. Men varje divisions roll förblev osäker. Det var också nödvändigt att förstå vad som händer i kroppen när kvicksilvret i termometern stiger en grad. Det skulle vara lättast att anta att i detta fall ökar kroppens energi lika mycket. Detta värde, relaterat till en enhet av kroppsmassa, kallas specifik värmekapacitet.
Absolut temperaturskala
Temperaturenheten uppstod av en slump - de satte siffran 100 vid vattnets kokpunkt. Denna handling fick viktiga konsekvenser: en ny gaskonstant R=8,3157 joule/grad dök upp i Clausius-Clapeyron-lagen. En sådan siffra uppstod bara för att gradvärdet infördes för mycket länge sedan och alla förändringar som sker med gaser tillskrevs av vana till en ganska slumpmässigt vald temperaturskala. Det skulle vara mer bekvämt nu att ändra definitionen av graden och "fästa" den till ekvationen för idealgaser. För att göra detta behöver du bara minska gradvärdet med 8,3157 gånger och anta att temperaturen är i en sådan "ideal-gas" skala:
Upptäckten av Lord Kelvin
Frågan om temperaturens betydelse blev intresserad av Thomson (senare Lord Kelvin), som 1848 upptäckte att en enkel men mycket viktig slutsats kan dras från Carnots sats. Kelvin märkte att om arbetet med Carnot-cykeln bara beror på temperaturerna på värmaren och kylskåpet, låter detta dig ställa in en ny temperaturskala som inte beror på arbetsvätskans egenskaper.
Carnot-cykeln, om den kan utföras mellan två kroppar, låter dig bestämma förhållandet mellan temperaturerna för dessa två kroppar. Temperaturskalan som definieras på detta sätt kallas absolut temperaturskala. För att den absoluta temperaturen i sig ska ha ett visst värde är det nödvändigt att välja något nummer för en punkt på den nya absoluta skalan: ett numeriskt värde på temperaturen måste ges godtyckligt. Därefter bestäms alla andra värden i princip med hjälp av Carnot-cykeln.
Tyvärr, med all skönheten i den teoretiska konstruktionen av Kelvin-skalan, är det mycket svårt att implementera Carnot-cykeln i praktiken. Det är svårt att implementera en reversibel cykel, det är svårt att bli av med förluster.
Verklig temperaturskala
Under många år valdes två punkter för temperaturskalan - smältpunkten för is och kokpunkten för vatten - och avståndet mellan dem delades upp i 100 delar, som var och en ansågs vara en grad. En sådan skala med två referenspunkter har antagits över hela världen.
Men denna skala hade dock en stor nackdel när det gäller mätnoggrannhet. För det var det nödvändigt att exakt kunna återge både villkoren för issmältning och villkoren för kokande vatten. Det var lättare att klara sig med en referenspunkt, till exempel smältpunkten för is, och mäta temperaturen med förhållandet mellan tryck som är relaterat till förhållandet mellan temperaturer med tillståndsekvationen.
Den så kallade trippelpunkten för vatten är nu vald som en enhetsreferenspunkt - den temperatur vid vilken alla tre faserna utförs i jämvikt: ånga - vatten - is. Övergången till en sådan skala gick nästan obemärkt förbi. En sådan reform genomfördes 1954, och nu måste frågan om vid vilken temperatur is smälter vid normalt tryck besvaras "vid ungefär 0".
Internationell temperaturskala
Skalan med en referenspunkt är lätt att förena med Kelvin-Mendeleev-skalan baserad på Carnots sats. Den termodynamiska skalan ändras inte om alla temperaturer multipliceras med samma tal. Valet av en referenspunkt eliminerar denna oklarhet.
Den termodynamiska vågen kan endast användas i speciella, välutrustade laboratorier. Konventionella laboratorier använder en skala som kallas IPTS68 (International Practical Temperature Scale, antagen 1968). I denna skala är vattnets kokpunkt exakt 100 grader, dessutom finns det andra referenspunkter, som också tilldelas ett visst temperaturvärde.
Låga temperaturer
Intresset för att få låga temperaturer uppstod inte bara från praktiska överväganden. Fysiker har länge varit intresserade av frågan om gaser som luft, syre och väte kan omvandlas till vätskor. Den här historien börjar 1877.
År 1877 tappar gruvingenjör Kayete flytande acetylen i ett laboratoriekärl där en läcka plötsligt öppnar sig. Ett kraftigt tryckfall orsakade dimma. Nästan samma dagar rapporterade Pictet från Genève om en successiv, kaskadreduktion av olika gaser, som kulminerade i produktionen av flytande syre vid en temperatur på -140 grader Celsius och ett tryck på 320 atmosfärer.
Jag borde också nämna Dewart. Som 1898 fick flytande väte, vilket sänkte temperaturen till ca 129 K. Slutligen, 1908, fick Kamerling-Onnes i Holland även flytande helium. Temperaturen han nådde var bara 1 grad från absolut noll.
1939 bevisade P. L. Kapitsa den stora effektiviteten hos flytande maskiner, där gas faktiskt fungerar med hjälp av en turbin. Turboexpanderar har sedan dess blivit utbredda. Han föreslog också utformningen av en effektiv anläggning för flytande helium.
Bibliografi
Edelman V.S. "Nära absolut noll". 1-M., 1987.
Detlaf A.A., Yavorsky B.N., "Fysikkurs". -M., 1989.
Trofimova T.I. "Kurs i fysik". 1-M., 1990.
Smorodinsky Ya.A. "Temperatur". - M., 1987.
Text hämtad från webbplatsen: www.xreferat.ru
Den moderna människan har länge varit van vid det faktum att han är omgiven av användbara och "smarta" enheter. Men inte alla inser hur lång och ofta svår vägen för dessa saker genom århundradena var. Ta till exempel en välbekant medicinsk termometer, eller i vardagsspråk en termometer. Det verkar som att det inte finns något mer enkelt och vardagligt, men i själva verket korsade han tröskeln till vårt hus för inte så länge sedan.
Första prototyperna
Den första termometern - närmare bestämt ett lufttermoskop - var helt annorlunda än den moderna. Den skapades 1597 av en av renässansens titaner, den italienske vetenskapsmannen Galileo Galilei. Han är dock inte den direkta författaren till utvecklingen: Galileo omsatte idéerna från Heron från Alexandria, som redan beskrev en liknande anordning, dock inte för att mäta grader av värme, utan för att höja vatten genom uppvärmning.
Forskaren lödde ett tunt glasrör till en glaskula lika stor som ett hönsägg. Genom att värma bollen (och följaktligen luften i den) med händerna och vända den, sänkte han den fria änden av röret i ett kärl med färgat vatten eller vin. Så snart bollen svalnade, minskade volymen luft som fanns i den, och vattnet, som tog sin plats, steg genom röret. Till skillnad från en modern termometer expanderade Galileos instrument luft, inte kvicksilver. Dessutom var det egentligen bara en prototyp utan en specifik mätskala.
Nästan samtidigt med Galileo, som ännu inte kände till sin uppfinning, skapade professor vid universitetet i Padua S. Santorio, en läkare, anatom och fysiolog, sin egen apparat, med vilken han mätte temperaturen i människokroppen. På den tiden trodde man att luften som andas ut av en person kommer direkt från hjärtat och bär "vital värme". Det var Santorio som försökte mäta det för att förstå en av de viktigaste hemligheterna i organismens liv.
Hans enhet var ganska skrymmande och bestod också av en boll, men redan fylld med vätska, samt en slingrande tunna med graderingar applicerade på den. Personen andades in i termometern, eller tog den i munnen eller värmde den med händerna (beroende på syftet med experimentet). Som ett resultat blev Santorio den första läkaren som lärde sig att vår kropp har en konstant normal temperatur och bedömde dess avvikelse från normen som ett sjukdomstillstånd.
Tillkomsten av den klassiska termometern
1657 förbättrades Galileos termoskop av florentinska forskare. De försåg instrumentet med en skala av pärlor och släppte ut luften ur tanken (kulan) och röret. Detta gjorde det möjligt att inte bara kvalitativt utan också kvantitativt jämföra kropparnas temperaturer. Därefter byttes termoskopet: det vändes upp och ner och alkohol hälldes i röret istället för vatten och kärlet togs bort. Men eftersom alkohol kokar snabbt vid höga temperaturer var det bara bra för att mäta kyla. Och termometern började "laddas" med kvicksilver.
Det fanns ingen enskild gradskala, så bekant för oss idag, på den tiden. De berömda Fahrenheit och Réaumur erbjöd sina egna mätmöjligheter, men det avgörande ordet (och därefter den mest storskaliga applikationen) visade sig ligga bakom den 100-gradersskala som den svenske fysikern och astronomen Andersen Celsius utvecklade. Det är sant att det här systemet först fungerade "upp och ner": 0 grader motsvarade kokpunkten för vatten och 100 grader motsvarade isens smältpunkt. Därefter vändes skalan: enligt vissa källor, av uppfinnaren själv, enligt andra, av Celsius efterträdare M. Stremer, och som tror att Carl Linné redigerade den 1745. Det är i denna form som denna skala har slagit rot och kommit ner till våra dagar.
Vid hovet till Ferdinand II, kejsaren av det heliga romerska riket, som inte bara var känd som en beskyddare av konsten, utan också som författare till ett antal fysiska instrument, skapades roliga termometrar som såg ut som små grodor . De utfördes så känsligt och skickligt att de väckte beundran hos samtida. Dessa termometrar var designade för att mäta temperaturen på människokroppen och fästes lätt på huden med ett plåster. Håligheten i "grodorna" var delvis fylld med vätska, på vars yta flöt färgade bollar av olika densitet. När vätskan värmdes upp ökade dess volym något, och densiteten minskade i motsvarande grad. Och så sjönk några bollar till botten av enheten.
Kvicksilvertermometer idag
I medicinsk praxis började termometri användas mycket senare än inom tekniken. Redan 1861 ansåg den tyske läkaren Karl Gerhard att "temperaturmätning var en alltför komplicerad procedur för att kunna tillämpas och användas ofta". På ett eller annat sätt hindrade hans prognos inte kvicksilvertermometern från att ta en stolthet i arsenalen hos varje allmänläkare och i nästan vilken första hjälpen-låda som helst.
En kvicksilvertermometer är ett strömlinjeformat glasrör med en kapillär som innehåller 2 gram kvicksilver. Dessa termometrar fungerar på grund av det faktum att kvicksilver vid uppvärmning och kylning jämnt expanderar och drar ihop sig. På grund av dessa egenskaper används den även i barometrar och andra forskningsinstrument. Kvicksilvertermometrar har den högsta noggrannheten vid bestämning av temperaturen (felet är inte mer än 0,1 grader).
Om du följer reglerna för användning och förvaring korrekt, kommer en sådan termometer att tjäna dig i många år. Dessutom kan det köpas billigt på alla apotek - förutom EU-länderna, som förbjöds för inte så länge sedan på grund av den höga toxiciteten hos flytande metall. Av nackdelarna med kvicksilvertermometrar, förutom deras giftiga fyllning, bör det noteras att temperaturen mäts under lång tid - cirka 10 minuter för det mest exakta resultatet.
En termometer måste alltid finnas till hands, eftersom förhöjd kroppstemperatur är det första tecknet på en inflammatorisk process i kroppen. Men många moderna människor missbrukar informationen som termometern säger till dem. Det är viktigt att förstå att en ökning av temperaturen INTE är orsaken till inflammation, utan en manifestation av immunsystemets skyddande funktioner. Därför behöver inte temperaturen under 38 grader sänkas med medicin - det här är ett ganska dumt sätt att störa återhämtningen. Men temperaturen är under det normala, tvärtom, tyder på att kroppen inte har tillräckligt med styrka för att kämpa på egen hand.
Han arrangerade något som ett termobaroskop (termoskop). Galileo studerade vid denna tid Heron of Alexandria, som redan beskrev en liknande anordning, men inte för att mäta grader av värme, utan för att höja vatten genom uppvärmning. Termoskopet var en liten glaskula med ett glasrör fastlöddat. Bollen värmdes upp något och änden av röret sänktes ned i ett kärl med vatten. Efter en tid svalnade luften i bollen, dess tryck minskade och vattnet, under inverkan av atmosfärstryck, steg upp i röret till en viss höjd. Därefter, med uppvärmningen, ökade lufttrycket i bollen och vattennivån i röret minskade, när det kyldes steg vattnet i det. Med hjälp av ett termoskop var det möjligt att bara bedöma förändringen i graden av uppvärmning av kroppen: den visade inte de numeriska värdena för temperaturen, eftersom den inte hade en skala. Dessutom berodde vattennivån i röret inte bara på temperaturen utan också på atmosfärstrycket. 1657 förbättrades Galileos termoskop av florentinska forskare. De försåg instrumentet med en skala av pärlor och släppte ut luften ur tanken (kulan) och röret. Detta gjorde det möjligt att inte bara kvalitativt utan också kvantitativt jämföra kropparnas temperaturer. Därefter byttes termoskopet: det vändes upp och ner och alkohol hälldes i röret istället för vatten och kärlet togs bort. Driften av denna enhet baserades på utvidgningen av åtgärder; temperaturerna på den varmaste sommardagen och den kallaste vinterdagen togs som "konstanta" punkter. Uppfinningen av termometern krediteras också Lord Bacon, Robert Fludd, Santorius, Scarpi, Cornelius Drebbel ( Cornelius Drebbel), Porte och Salomon de Caus, som skrev senare och delvis hade personliga relationer med Galileo. Alla dessa termometrar var luft och bestod av ett kärl med ett rör innehållande luft, separerade från atmosfären av en vattenpelare, de ändrade sina avläsningar både från temperaturförändringar och från förändringar i atmosfärstrycket.
Medicinsk kvicksilvertermometer
Vätsketermometrar beskrivs för första gången i Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento, där de talas om som föremål för länge sedan gjorda av skickliga hantverkare som kallas "Confia" av det fantastiska och mycket känsliga produkter. Först var dessa termometrar fyllda med vatten, och de sprack när det frös; de började använda vinsprit för detta 1654 vid tanken på storhertigen av Toscana Ferdinand II. Florentinska termometrar är inte bara avbildade i Saggi, utan flera exemplar har överlevt till vår tid i Galileiska museet, i Florens; deras beredning beskrivs i detalj.
Först var befälhavaren tvungen att göra uppdelningar på röret, med tanke på dess relativa dimensioner och bollens storlek: uppdelningarna applicerades med smält emalj på röret uppvärmt på lampan, var tionde indikerades med en vit prick, och de andra av svart. Vanligtvis gjorde man 50 delningar på ett sådant sätt att när snön smälte föll inte alkoholen under 10, och i solen steg den inte över 40. Goda hantverkare gjorde sådana termometrar så framgångsrikt att de alla visade samma temperaturvärde under samma villkor, men detta är inte det var möjligt att uppnå om röret delades upp i 100 eller 300 delar för att få större noggrannhet. Termometrarna fylldes genom att värma upp glödlampan och sänka änden av röret till alkohol, fyllningen gjordes med en glastratt med en tunt dragen ände som fritt gick in i ett ganska brett rör. Efter justering av vätskemängden förseglades öppningen av röret med tätningsvax, kallat "hermetiskt". Av detta framgår att dessa termometrar var stora och kunde tjäna till att bestämma luftens temperatur, men ändå var obekväma för andra, mer skiftande experiment, och graderna av olika termometrar var inte jämförbara med varandra.
Den svenske fysikern Celsius fastställde slutligen både konstanta punkter, smältande is och kokande vatten, 1742, men till en början satte han 0° vid kokpunkten och 100° vid fryspunkten, och antog den omvända beteckningen endast på inrådan av M. Störmer. De bevarade kopiorna av Fahrenheit-termometrar utmärker sig genom sitt noggranna utförande. Den "omvända" skalan visade sig dock vara mer bekväm, där isens smälttemperaturer betecknades 0 C, och kokpunkten var 100 C. Svenska forskare, botanikern K. Linnaeus och astronomen M. Stremer, var de första att använda en sådan termometer. Denna termometer används flitigt.
För att ta bort utspillt kvicksilver från en trasig termometer, se artikeln AvkvicksileringMekaniska termometrar
Mekanisk termometer
Fönster mekanisk termometer
Termometrar av denna typ fungerar på samma princip som vätsketermometrar, men en metallspiral eller bimetalltejp används vanligtvis som sensor.
Elektriska termometrar
Medicinsk elektrisk termometer
Funktionsprincipen för elektriska termometrar är baserad på förändringen i ledarens motstånd när omgivningstemperaturen ändras.
Elektriska termometrar av ett bredare område är baserade på termoelement (kontakt mellan metaller med olika elektronegativitet skapar en kontaktpotentialskillnad som beror på temperaturen).
hemma väderstation
De mest exakta och stabila över tid är motståndstermometrar baserade på platinatråd eller platinaförstoftning på keramik. De vanligaste är PT100 (motstånd vid 0 °C - 100Ω) PT1000 (motstånd vid 0 °C - 1000Ω) (IEC751). Temperaturberoendet är nästan linjärt och lyder en kvadratisk lag vid positiva temperaturer och en 4:e gradens ekvation vid negativa (motsvarande konstanter är mycket små, och i den första approximationen kan detta beroende anses linjärt). Temperaturområde -200 - +850 °C.
Därav motståndet kl T°C, motstånd vid 0 °C och konstanter (för platinamotstånd) -
Optiska termometrar
Optiska termometrar låter dig registrera temperatur genom att ändra nivån av ljusstyrka, spektrum och andra parametrar (se Fiberoptisk temperaturmätning) med temperaturen. Till exempel infraröda kroppstemperaturmätare.
Infraröda termometrar
En infraröd termometer låter dig mäta temperatur utan direktkontakt med en person. I vissa länder har det länge funnits en tendens att överge kvicksilvertermometrar till förmån för infraröd, inte bara i medicinska institutioner utan även på hushållsnivå.
Den infraröda termometern har ett antal obestridliga fördelar, nämligen:
- säkerhet vid användning (även med allvarliga mekaniska skador, inget hotar hälsan)
- högre mätnoggrannhet
- minsta procedurtid (mätning utförs inom 0,5 sekunder)
- möjlighet till gruppdatainsamling
Tekniska termometrar
Tekniska vätsketermometrar används i företag inom jordbruk, petrokemisk, kemisk, gruv- och metallurgisk industri, inom maskinteknik, bostäder och kommunala tjänster, transport, konstruktion, medicin, med ett ord, inom alla områden av livet.
Det finns sådana typer av tekniska termometrar:
- tekniska vätsketermometrar ТТЖ-М;
- bimetalltermometrar TB, TBT, TBI;
- jordbrukstermometrar TS-7-M1;
- termometrar max SP-83 M;
- termometrar för specialkammare låggradig SP-100;
- speciella vibrationsbeständiga termometrar SP-V;
- kvicksilver elektrokontakt termometrar TPK;
- laboratorietermometrar TLS;
- termometrar för petroleumprodukter TN;
- termometrar för att testa oljeprodukter TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.
Innan uppfinningen av en sådan vanlig och enkel mätanordning för vårt dagliga liv som ett termiskt tillstånd, kunde människor bara bedöma efter sina omedelbara förnimmelser: varmt eller svalt, varmt eller kallt.
Termodynamikens historia började när han 1592 skapade det första instrumentet för att observera temperaturförändringar och kallade det ett termoskop. Termoskopet var en liten kula med ett lödt glasrör. Bollen värmdes och rörets ände sänktes ner i vatten. När kulan kyldes, minskade trycket i den, och vattnet i röret steg under inverkan av atmosfärstryck till en viss höjd uppåt.
Med uppvärmningen sjönk vattennivån i rören. Nackdelen med enheten var att den bara kunde bedöma den relativa graden av uppvärmning eller kylning av kroppen, eftersom den ännu inte hade en skala.
Senare förbättrade florentinska forskare Galileos termoskop genom att lägga till en skala av pärlor och pumpa ut luft ur bollen.
På 1600-talet omvandlades ett lufttermoskop till ett alkohol av den florentinska vetenskapsmannen Torricelli. Anordningen vändes upp och ner, kärlet med vatten avlägsnades och alkohol hälldes i röret. Driften av enheten baserades på expansion av alkohol vid upphettning - nu berodde avläsningarna inte på atmosfärstrycket. Det var en av de första flytande termometrarna.
Vid den tiden var instrumentens avläsningar ännu inte överensstämmande med varandra, eftersom inget specifikt system togs i beaktande vid kalibreringen av vågen. 1694 föreslog Carlo Renaldini att ta isens smälttemperatur och vattnets kokpunkt som två extrema punkter.
År 1714 D.G. Fahrenheit gjorde en kvicksilvertermometer. På skalan markerade han tre fasta punkter: botten, 32°F, är fryspunkten för saltlösning, 96° är temperaturen på människokroppen och toppen, 212°F, är vattnets kokpunkt. Fahrenheit-termometern användes i engelsktalande länder fram till 70-talet av 1900-talet och används fortfarande i USA.
En annan skala föreslogs av den franske vetenskapsmannen Réaumur 1730. Han gjorde experiment med en alkoholtermometer och kom fram till att vågen kan byggas i enlighet med alkoholens termiska expansion. Efter att ha fastställt att alkoholen han använder, blandad med vatten i förhållandet 5:1, expanderar i förhållandet 1000:1080 när temperaturen ändras från fryspunkten till vattnets kokpunkt, föreslog forskaren att använda en skala från 0 till 80 grader. Ta som 0 ° smälttemperaturen för is och som 80 ° kokpunkten för vatten vid normalt atmosfärstryck.
År 1742 föreslog den svenske vetenskapsmannen Andres Celsius en skala för en kvicksilvertermometer, där intervallet mellan ytterpunkterna delades upp i 100 grader. I det här fallet betecknades först vattnets kokpunkt som 0 ° och smälttemperaturen för is som 100 °. Men i denna form visade sig skalan inte vara särskilt bekväm, och senare bestämde sig astronomen M. Stremer och botanikern K. Linnaeus för att byta ut extrempunkterna.
M.V. Lomonosov föreslog en flytande termometer med en skala på 150 divisioner från isens smältpunkt till vattnets kokpunkt. I.G. Lambert äger skapandet av en lufttermometer med en skala på 375 °, där en grad togs som en tusendel av expansionen av luftvolymen. Det har också gjorts försök att skapa en termometer baserad på expansion av fasta ämnen. Så 1747 använde holländaren P. Muschenbrug expansionen av en stång för att mäta smältpunkten för ett antal metaller.
Mot slutet av 1700-talet ökade antalet olika temperaturskalor avsevärt. Enligt Lamberts Pylometrie fanns det vid den tiden 19. Temperaturskalorna som diskuterats ovan kännetecknas av det faktum att utgångspunkten för dem valdes godtyckligt.
År 1848 bevisade den engelske fysikern William Thomson (Lord Kelvin) möjligheten att skapa en absolut temperaturskala, vars noll inte beror på vattnets egenskaper eller fyllnadsämnet. Referenspunkten i "Kelvin-skalan" var värdet på den absoluta nollpunkten: -273,15 ° C. Vid denna temperatur stannar den termiska rörelsen av molekyler. Följaktligen blir ytterligare kylning av kropparna omöjlig.
Detta är den grundläggande historien om uppkomsten av termometern och termometriska skalor. Hittills används termometrar med Celsius-skala, Fahrenheit (i USA), samt med en Kelvin-skala i vetenskaplig forskning. För närvarande mäts temperaturen med hjälp av instrument vars funktion är baserad på olika termometriska egenskaper hos vätskor, gaser och fasta ämnen. Och om det på 1700-talet var en verklig "boom" av upptäckter inom området för temperaturmätningssystem, så har sedan förra seklet en ny tid av upptäckter inom området för temperaturmätningsmetoder börjat.
Idag finns det många enheter som används inom industrin, hemma, i vetenskaplig forskning - expansionstermometrar och manometriska termometrar, termoelektriska och motståndstermometrar, samt pyrometriska termometrar som låter dig mäta temperatur på ett beröringsfritt sätt.
