Меню

Кто изобрел термометр для измерения температуры воздуха



История создания термометра: как придумали первый градусник?

29 марта 1561 родился итальянский врач Санторио — один из изобретателей первого ртутного термометра, аппарата, который был новшеством для того времени и без которого и сегодня не обходится ни один человек.

Санторио был не только врачом, но и анатомом, и физиологом. Он работал в Польше, Венгрии и Хорватии, активно изучал процесс дыхания, «невидимые испарения» с поверхности кожи, проводил исследования в области обмена веществ человека. Опыты Санторио проводил на себе и, изучая особенности человеческого организма, создал множество измерительных приборов — прибор для измерения силы пульсации артерий, весы для наблюдения за изменениями массы человека и — первый ртутный термометр.

Сказать сегодня, кто же именно создал термометр — довольно сложно. Изобретение термометра приписывают сразу многим учёным — Галилею, Санторио, лорду Бэкону, Роберту Фладду, Скарпи, Корнелию Дреббелю, Порте и Саломону де Каус. Это обусловлено тем, что многие учёные одновременно работали над созданием аппарата, который бы помог измерить температуру воздуха, почвы, воды, человека.

В собственных сочинениях Галилея нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали, что в 1597 году он создал термоскоп — аппарат для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Разница между термоскопом и современным термометром в том, что в изобретении Галилея вместо ртути расширялся воздух. Также по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него ещё не было.

Санторио из Падуанского университета создал своё устройство, при помощи которого можно было измерять температуру человеческого тела, но прибор являлся столь громоздким, что его устанавливали во дворе дома. Изобретение Санторио имело форму шара и продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления, свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью. Его изобретение датировано 1626 годом.

В 1657 году флорентийские учёные усовершенствовали термоскоп Галилео, в частности снабдив прибор шкалой из бусин.

Позже учёные пытались усовершенствовать прибор, но все термометры были воздушные, и их показания зависели не только от изменения температуры тела, но и от атмосферного давления.

Первые термометры с жидкостью были описаны в 1667 году, но они лопались, если вода замерзала, поэтому для их создания начали использовать винный спирт. Изобретение термометра, данные которого не обусловливались бы перепадами атмосферного давления, произошло благодаря экспериментам физика Эванджелиста Торричелли, ученика Галилея. В результате термометр наполнили ртутью, перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.

Единая шкала и ртуть

Долгое время учёные не могли найти исходные точки, расстояние между которыми можно было бы разделить равномерно.

Как исходные данные для шкалы предлагались точки оттаивания льда и растопленного сливочного масла, температура кипения воды и некие абстрактные понятия вроде «значительная степень холода».

Термометр современной формы, наиболее пригодной для бытового применения, с точной шкалой измерения создал немецкий физик Габриэль Фаренгейт. Он описал свой способ создания термометра в 1723 году. Изначально Фаренгейт создал два спиртовых термометра, но потом физик принял решение применить в термометре ртуть. Шкала Фаренгейта базировалась на трёх установленных точках:

первая точка равнялась нулю градусов — это температура состава воды, льда и нашатыря;
вторая, обозначенная как 32 градуса, — это температура смеси воды и льда;
третья — температура кипения воды, равнялась 212 градусам.
Позже шкала была названа в честь своего создателя.

Справка
Сегодня самой распространенной является шкала Цельсия, шкалой Фаренгейта по сей день пользуются в США и Англии, а шкала Кельвина используется в научных исследованиях.
Но окончательно установил обе постоянные точки — тающего льда и кипящей воды — шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году. Он поделил расстояние между точками на 100 интервалов, цифрой 100 была отмечена точка таяния льда, а 0 — точка кипения воды.

Сегодня шкала Цельсия используется в перевёрнутом виде, то есть за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды.

По одной из версий, шкалу «перевернули» современники и соотечественники, ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер, уже после смерти Цельсия, но по другой — Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера.

В 1848 году английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, где точкой отсчёта служит значение абсолютного нуля: -273,15 °С — при этой температуре уже невозможно дальнейшее охлаждение тел.

Уже в середине XVIII века термометры стали предметом торговли, и изготавливались они ремесленниками, но в медицину термометры пришли гораздо позже, в середине XIX века.

Если в XVIII веке был «бум» открытий в области систем измерения температуры, то сегодня всё активнее ведутся работы по созданию способов измерения температуры.

Область применения термометров крайне широка и имеет особое значение для современной жизни человека. Термометр за окном сообщает о температуре на улице, термометр в холодильнике помогает контролировать качество хранения продуктов, термометр в духовке позволяет поддерживать температуру при выпекании, а градусник — измеряет температуру тела и помогает оценить причины плохого самочувствия.
Градусник — самый распространённый вид термометра, и именно его можно найти в каждом доме. Однако ртутные градусники, бывшие когда-то ярким открытием учёных, сегодня постепенно уходят в прошлое как небезопасные. Ртутные градусники содержат 2 грамма ртути и обладают самой высокой точностью определения температуры, но нужно не только правильно с ними обращаться, но и знать, что делать, если градусник вдруг разобьётся.
На замену ртутным градусникам приходят электронные или цифровые термометры, которые работают на основе встроенного металлического датчика. Также есть специальные термополоски и инфракрасные градусники.
источник

Читайте также:  Измерение электроэнергии электронными счетчиками

Источник

Удивительная история изобретения термометра.

Санторио был не только врачом, но и анатомом, и физиологом. Он работал в Польше, Венгрии и Хорватии, активно изучал процесс дыхания, «невидимые испарения» с поверхности кожи, проводил исследования в области обмена веществ человека. Опыты Санторио проводил на себе и, изучая особенности человеческого организма, создал множество измерительных приборов — прибор для измерения силы пульсации артерий, весы для наблюдения за изменениями массы человека и — первый ртутный термометр.

Почему у термометра нет изобретателя

24.12.2019 в 23:37

Изобретение термометра приписывали множеству учёных. Хотя с принципом действия термоскопа (предшественника нынешних термометров) был знаком древнегреческий врач, философ, жрец, а также государственный муж Эмпедокл. Об этом написано в его труде «О природе» (460 г. до н. э.). Некоторые исследователи полагали, что некогда пифагореец Эмпедокл очень многое позаимствовал в Древнем Египте. Сказанное касается не только его научных изысканий и штудий по искусству, но и в других областях. Но изобретение термометра как египтянами, так и эллинами пока не доказуемый факт.

По зафиксированным словам учеников Галилео Галилея, в 1597 году их учитель создал термоскоп. Первые термоскопы европейцы разрабатывали ещё в 15 столетии, они то и послужили основой для последующего развития термометрии или термодинамики. Как правило, такие приборы представляли собой стеклянную трубку, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Слегка подогревая шарик, свободный конец трубки опускали в ёмкость с водой. Остывший в шарике воздух, создавал разницу в давлении и жидкость под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке с нанесёнными делениями.

Наглядным примером является магдебургский термометр, построенный Отто фон Герике около 1660 года. Такие хитроумные приспособления не могли служить точными приборами для измерения температуры из-за колебания атмосферного давления воздуха, что приводило к ошибкам. Покровитель учёных и меценат, великий герцог Тосканский Фердинандо II Медичи, предложил фон Герике заменить в термометрах воздух на окрашенный спирт. Стеклянные резервуары для измерения температуры тела частично заполнялись жидкостью, на поверхности которой плавали разноцветные шарики разной плотности. При нагревании жидкости, более тяжёлые шарики опускались на дно. Следовательно, чем меньше шариков оставалось на поверхности, тем выше температура.

Вполне возможно, что венецианский математик Джованни Франческо Сагредо, а может и Санторио добавил к термоскопам некую разновидность шкалы. Нечто похожее в 1638 году сделал англичанин Роберт Фладд. И наконец, в 1701 году датский астроном Оле Кристенсен Рёмер добавил в термоскоп температурную шкалу. Спустя семь лет к нему заглянул в гости немецкий физик Даниель Габриель Фаренгейт, усовершенствовавший инновацию своего коллеги.

Как совершенствовалось устройство?

Первую попытку усовершенствовать термоскоп предпринял итальянский врач по имени Санторио, друживший с Галилеем. В 1612 году он описал принцип устройства и работы термометра, но его прибор не слишком отличался от оригинала.

Первый принципиально отличающийся термометр появился в середине XVII века. Вода в нём была заменена на подкрашенный спирт (сначала для этого использовали бренди), а на корпусе появилась шкала из небольших бусин, по которой можно было сделать относительные замеры. Эта идея принадлежала герцогу Фердинанду II Медичи.

В начале XVIII века улучшить устройство попытался французский механик Гийом Амонтон. В его конструкции одной из основных точек была температура кипения воды, но он не учёл влияние давления воздуха на её величину.

По-настоящему работающий термометр удалось создать Габриэлю Фаренгейту в 1723 году. Он тоже начинал с опытов со спиртом, но затем решил использовать ртуть. По его шкале температура замерзания воды равнялась 32°, а тела здорового человека — 96°.

Последние штрихи в конструкцию внёс шведский изобретатель и учёный Андерс Цельсий. Он создал свою шкалу, где точка замерзания устанавливалась на отметке 100°. Уже после его смерти выдающийся ботаник Карл Линней начал использовать её перевёрнутой. Именно в таком виде она сейчас используется в России, Европе и многих других странах мира.

История появления градусника

Присутствующий в каждом доме медицинский градусник появился на свет несколько позже. Долгое время термометры оставались очень громоздкими и неудобными. Прорыв в этой области удалось сделать английскому врачу Клиффорду Оллбату. Он придумал способ уменьшить размеры устройства в два раза. Именно в таком виде он и вошёл в повседневный быт, сделав каждого жителя планеты немного врачом. Сам Оллбат за свои заслуги в области медицины позднее был посвящён в рыцари.

Изобретатели первых термометров

Точно сказать, кто именно изобрел термометр, уже вряд ли возможно. И дело не только в том, что сохранилось мало источников. Причина еще серьезнее: часто под термометрами понимают совсем разные приборы. Не сразу удалось добиться высокого качества и отличного уровня измерений. На 100% достоверно известно только одно: честь изобретения устройства для измерения температуры приписывается как минимум 8 людям.

Среди них, к примеру, английский алхимик и участник многих тайных обществ Роберт Фладд. «Конкурирует» с ним французский гидротехник, разработчик паровых машин, пневматических устройств, а также по совместительству и архитектор Саломон де Каус. Еще надо указать, что история создания термометра запутывается из-за того, что над ним одновременно работали многие специалисты. Одни старались измерять температуру воды, другие — температуру воздуха, а третьи создавали медицинское оборудование.

Читайте также:  Единица измерения стоимости газа

Самым известным человеком, с которым связано происхождение термометрии, является Галилей. По его собственным трудам этого не скажешь: там никаких описаний подобной техники нет. Однако последователи итальянского ученого упоминают, что в 1597 году он продемонстрировал им термоскоп. По другим источникам получается разброс от 1592 до 1600 года. Эффект расширения тел при нагреве использовался и раньше. Новация в изобретении Галилея состояла в том, что это расширение указывало на изменение температуры. Правда, хоть на какую-нибудь количественную характеристику тут рассчитывать не приходилось.

Выглядела эта оригинальная разработка как шарик из стекла, к которому припаивали стеклянную трубку. Внутри находился воздух. Об использовании воды, спирта или ртути знаменитый итальянец почему-то не подумал. Некоторые эксперты полагают, что на том уровне техники это было еще невозможно.

Соотечественник Галилея — Санторио — создал термометр для измерения температуры человеческого тела. Но и здесь проявилось несовершенство технологий. Сотрудник университета Падуи смог сделать только громоздкое устройство, которое удалось поставить лишь во дворе дома. Этот градусник выглядел как шар с удлиненной извилистой трубкой. Он уже предвосхищал типичные черты позднейших термометров: появились деления и окрашенная жидкость в трубке. Аппарат датируется 1626 годом.

В 1657 году появился усовершенствованный вариант термоскопа Галилея. Одной из добавок стала шкала, которую делали из бусин. Стоит учитывать, что все ранние изобретатели создавали термометры воздушного типа. Поэтому показания приборов сильно зависели не только от реальной температуры, но и от давления атмосферного столба. В 1667 году появились градусники на основе воды. Это решение уже меньше страдало от перепадов давления, однако жидкость застывала, и поэтому вскоре перешли к использованию винного спирта.

Окончательно «победить» воздействие атмосферного давления удалось Эванджелиста Торричелли. Он придумал такую систему:

  • наполнять термометр ртутью;
  • переворачивать его;
  • доливать слегка окрашенный спирт;
  • запаивать трубку сверху.

Но просто возникновения идеи термометра было недостаточно. Проблемой на ранней стадии было то, что не удавалось найти правильные точки отсчета. Сначала полагали, что надо ориентироваться на субъективные ощущения «очень холодно» и «крайне жарко». Позднее стали искать другие ориентиры: кипение воды, таяние льда, растапливание сливочного масла. Именно в процессе поиска точек отсчета начался следующий этап создания приборов.

Почему градусник измеряет температуру именно по Цельсию?

Основных причин, по которым первенство во всём мире, кроме США, завоевала шкала Цельсия, две. Первая и самая главная — это тот факт, что с 1790 года именно она входит в состав метрической системы мер, из которой позднее выросла система СИ. Она едина практически во всех странах мира, что существенно упрощает обмен технологиями, товарами и услугами. Вторая имеет более практический характер. Эта шкала, градуированная от 0 до 100°, просто удобнее в повседневном использовании, нежели система Фаренгейта, цифры которой не так понятны интуитивно.

Этапы усовершенствования

Решающий шаг сделал Габриэль Фаренгейт. Он придумал форму, наиболее удобную для повседневного применения, и создал точную шкалу. Известно, что описание Фаренгейта опубликовано в 1723 году. Любопытно, что в самом начале немецкий физик работал со спиртовой шкалой. Но из-за ряда недостатков такого решения отдал предпочтение ртути. Шкала имела 3 ключевые точки:

  • при 0° по Фаренгейту устойчиво существует смесь нашатырного спирта с водой и льдом (лед не тает, вода не замерзает);
  • при 32° устойчиво существует водно-ледяная смесь;
  • при 212° (и нормальном атмосферном давлении на уровне моря) вода неизбежно закипает.

Цельсий не просто предложил альтернативную, более удобную, чем у Фаренгейта, шкалу измерения температуры. Он гораздо точнее определил сами градусы. Правда, поначалу за 100° приняли таяние льда, а за нулевую точку — момент кипения воды. Для большего удобства шкалу перевернули; а вот кто это сделал — Штремер или сам Цельсий — неизвестно.

Но то, что создавалось для бытовых нужд, уже в XIX столетии было недостаточно для научных нужд. В 1848 году Томсон (будущий лорд Кельвин) доказал, что можно создать абсолютную температурную шкалу. Точкой отсчета в ней является —273,15° по шкале Цельсия. Охладить какое-либо материальное тело еще больше не получится.

В профессиональных физических лабораториях термометры со шкалой Кельвина используются едва ли не шире, чем устройства, измеряющие температуру по Цельсию или по Фаренгейту.

Медицинские компактные термометры впервые были созданы англичанином Томасом Олбатом. Ранее, еще в XVIII столетии, делались конструкции длиной 12 дюймов, или около 0,305 м.

Интересно: в нашей стране наибольшую роль в их внедрении сыграл Сергей Боткин.

Практически все термометры очень долгое время имели ртутную шкалу. Однако техника не стоит на месте — появились более совершенные и безопасные варианты.

Три изобретателя

Сказать сегодня, кто же именно создал термометр — довольно сложно. Изобретение термометра приписывают сразу многим учёным — Галилею, Санторио, лорду Бэкону, Роберту Фладду, Скарпи, Корнелию Дреббелю, Порте и Саломону де Каус. Это обусловлено тем, что многие учёные одновременно работали над созданием аппарата, который бы помог измерить температуру воздуха, почвы, воды, человека.

В собственных сочинениях Галилея нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали, что в 1597 году он создал термоскоп — аппарат для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Разница между термоскопом и современным термометром в том, что в изобретении Галилея вместо ртути расширялся воздух. Также по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него ещё не было.

Читайте также:  Аппарат для измерения сахара крови без прокола пальца

Парниковый термометр, 1798 год. Фото: www.globallookpress.com

Санторио из Падуанского университета создал своё устройство, при помощи которого можно было измерять температуру человеческого тела, но прибор являлся столь громоздким, что его устанавливали во дворе дома. Изобретение Санторио имело форму шара и продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления, свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью. Его изобретение датировано 1626 годом.

В 1657 году флорентийские учёные усовершенствовали термоскоп Галилео, в частности снабдив прибор шкалой из бусин.

Позже учёные пытались усовершенствовать прибор, но все термометры были воздушные, и их показания зависели не только от изменения температуры тела, но и от атмосферного давления.

Первые термометры с жидкостью были описаны в 1667 году, но они лопались, если вода замерзала, поэтому для их создания начали использовать винный спирт. Изобретение термометра, данные которого не обусловливались бы перепадами атмосферного давления, произошло благодаря экспериментам физика Эванджелиста Торричелли, ученика Галилея. В результате термометр наполнили ртутью, перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.

Единая шкала и ртуть

Долгое время учёные не могли найти исходные точки, расстояние между которыми можно было бы разделить равномерно.

Как исходные данные для шкалы предлагались точки оттаивания льда и растопленного сливочного масла, температура кипения воды и некие абстрактные понятия вроде «значительная степень холода».

Термометр современной формы, наиболее пригодной для бытового применения, с точной шкалой измерения создал немецкий физик Габриэль Фаренгейт. Он описал свой способ создания термометра в 1723 году. Изначально Фаренгейт создал два спиртовых термометра, но потом физик принял решение применить в термометре ртуть. Шкала Фаренгейта базировалась на трёх установленных точках:

  • первая точка равнялась нулю градусов — это температура состава воды, льда и нашатыря;
  • вторая, обозначенная как 32 градуса, — это температура смеси воды и льда;
  • третья — температура кипения воды, равнялась 212 градусам.

Позже шкала была названа в честь своего создателя.

Сегодня самой распространенной является шкала Цельсия, шкалой Фаренгейта по сей день пользуются в США и Англии, а шкала Кельвина используется в научных исследованиях.

Но окончательно установил обе постоянные точки — тающего льда и кипящей воды — шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году. Он поделил расстояние между точками на 100 интервалов, цифрой 100 была отмечена точка таяния льда, а 0 — точка кипения воды.

Сегодня шкала Цельсия используется в перевёрнутом виде, то есть за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды.

По одной из версий, шкалу «перевернули» современники и соотечественники, ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер, уже после смерти Цельсия, но по другой — Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера.

В 1848 году английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, где точкой отсчёта служит значение абсолютного нуля: -273,15 °С — при этой температуре уже невозможно дальнейшее охлаждение тел.

Уже в середине XVIII века термометры стали предметом торговли, и изготавливались они ремесленниками, но в медицину термометры пришли гораздо позже, в середине XIX века.

Современные варианты

Первые изобретатели изготавливали термометры для себя самостоятельно. Но вскоре стало понятно, что ни этот подход, ни даже ремесленные мастерские уже не позволяют обеспечить потребности людей. По мере развития технологии, а особенно после появления развитой промышленности, возникают специализированные предприятия. Современный термометровый завод может выпускать разные градусники. Такие устройства используют для измерения температуры за окном, для различных видов диагностики, медико-биологических исследований и многих других целей. Термометры нужны для разных агрегатов:

  • газовых плит;
  • автомобилей;
  • отопительных котлов;
  • электростанций;
  • летательных аппаратов;
  • морских судов.

А также приборы часто применяются в быту. Их единственный производитель в России – ООО «Первый термометровый завод». Хотя ртутные термометры решено (согласно Минаматской конвенции 2013 года) вывести из оборота, они еще продолжают использоваться. Такая техника работает довольно просто и не зависит от электропитания.

Ртутные градусники дешевы. Однако они не только небезопасны, но и измеряют температуру долго: ждать придется от 5 до 10 минут.

Более современное решение — электронный медицинский термометр. Электропроводность металлического наконечника меняется в зависимости от температуры. Специальный датчик фиксирует это изменение и по продуманному алгоритму переводит его в градусы. Электронная техника способна:

  • запоминать последние измерения;
  • обозначать звуком процесс замера или его окончание (в зависимости от модели);
  • работать со сменными и гибкими наконечниками для наибольшей гигиеничности;
  • измерять температуру очень точно.

Чтобы правильно применять такое устройство, придется основательно изучить инструкцию.

Кроме того, электронный термометр зависит от элементов питания: понадобится менять батарейки раз в 3—5 лет. Использовать устройство можно как в больнице или поликлинике, так и в домашних условиях. Электронные термометры стоят дороже ртутных, но улучшенные характеристики себя оправдывают.

Волоконно-оптические и термоэлектрические приборы имеют наивысший уровень точности, они нужны преимущественно для лабораторных нужд. В различных сферах применяют:

  • газовые;
  • биметаллические;
  • инфракрасные;
  • конденсационные термометры.

В бесконтактном режиме может работать пирометр, он же оптический термометр. Такие устройства могут измерять самый широкий диапазон температур: верхняя планка достигает 3000°. У некоторых моделей этот показатель скромнее, потому что они нужны для медицинских целей.

Об истории создания термометра смотрите далее.

Источник