Історія виникнення термометра та принципи його роботи

Практично у кожному будинку можна знайти термометр (електронний, механічний чи рідинний), а історія його появи та вдосконалення охоплює кілька століть. У цьому матеріалі розповідається про перші прилади для вимірювання температури та людей, причетних до їх винаходу.

Достеменно встановити, хто саме створив перший термометр, доволі складно. Це досягнення приписують кільком вчених та натуралістів: Галілею, Санторіо, Френсісу Бекону, Роберту Фладду, Скарпі, Корнелію Дреббелю, Порте та Саломону де Каусу. Багато дослідників паралельно працювали над створенням пристрою для вимірювання температури повітря, води, ґрунту та людського тіла.

Втім, першість у цій справі найчастіше приписується Галілео Галілею. Незважаючи на відсутність опису термометра у його власних працях, його учні Неллі та Вінченцо Вівіані згадували, що вже у 1597 році Галілей створив прототип термоскопа. Він надихався ідеями Герона Олександрійського, який описав прилад, що використовує процес нагрівання для підйому води. Галілеєв термоскоп являв собою скляну кулю з трубкою: при нагріванні повітря розширювалося, а при охолодженні стискалося, що впливало на рівень води в трубці (див. рисунок). Однак цей прилад не мав шкали та залежав також від атмосферного тиску.

У 1657 році флорентійські вчені вдосконалили термоскоп, забезпечивши його шкалою та відкачавши повітря із системи. Це дозволило точніше вимірювати температуру. Пізніше пристрій модифікували: замість води використовували бренді, а шкалу стали калібрувати за температурою найспекотніших і найхолодніших днів упродовж року.

Згадки про термометри з рідиною вперше з'явилися у 1667 році, де розповідалося про майстрів-склодувів «Confia», які виготовляли ці прилади. Спочатку в них заливали воду, але пізніше перейшли на винний спирт - ідея, запропонована тосканським герцогом Фердинандом II у 1654 році. Декілька таких термометрів збереглося в Галілеївському музеї у Флоренції.

Сучасного вигляду термометр набув завдяки Габріелю Фаренгейту, який описав свою методику у 1723 році. Спочатку він використав спирт, а потім перейшов до ртуті. Нульовою відміткою у його шкалі стала температура суміші снігу та солі, а температура замерзання води відповідала 32°, тіла людини – 96°, а кипіння води – 212°.

Шведський вчений Андерс Цельсій у 1742 році встановив дві постійні температурні точки - танення льоду та кипіння води. У його оригінальній шкалі 0° відповідав кипінню води, а 100° її замерзанню. Пізніше, після його смерті, Карл Лінней та Мортен Штремер змінили шкалу, прийнявши 0 за точку замерзання, а 100 за кипіння. Ця версія отримала успішний відгук у суспільстві і тому використовується по сьогодні.

Філіп Реомюр у 1736 році запропонував свою шкалу на 80 градусів, проте вона виявилася менш зручною та менш точною у порівнянні з розробками Фаренгейта, хоча й застосовувалася деякий час у ряді європейських країн.

Після Фаренгейта та Реомюра виробництво термометрів перейшло до ремісників, і такі прилади стали масовим товаром серед населення.

У 1848 році англійський фізик Вільям Томсон, також відомий як лорд Кельвін, розробив абсолютну температурну шкалу, яка не залежить від властивостей речовини. Її нульова точка - абсолютний нуль (-273,15 ° C), при якому припиняється рух молекул і неможливе подальше охолодження. Це найбільш низька температура, яку можна досягти у природі.

Сучасні технології дозволили створити нові типи термометрів – цифрові, електричні та оптичні. Вони працюють за принципами зміни опору або світлових характеристик матеріалів, залежно від температури.