Термометр Галилея
Термометр Галилея - запаянный стеклянный цилиндр , наполненный жидкостью , в которой плавают стеклянные сосудики-буйки. К каждому такому сферическому поплавку прикреплена снизу золотистая или серебристая бирка с выбитым на ней значением температуры. В зависимости от размера термометра количество поплавков внутри бывает от 3-х до 11-ти. В настоящее время термометр представляет эстетическую ценность в качестве эффектного предмета интерьера.
История изобретения [ | ]
Термометр Галилея вблизи
Название происходит от имени итальянского физика Галилео Галилея , который в 1592 году изобрел термоскоп , ставший прародителем всех термометров . Согласно одним источникам, сам Галилей имел весьма косвенное отношение к созданию этого прибора, который чаще используется в качестве сувенира , по другим данным, мир этим изобретением конца 16 века обязан именно Галилею .
Принцип действия [ | ]
Поплавки по-разному наполнены жидкостью таким образом, что их средняя плотность различна: самая маленькая плотность у верхнего, самая большая - у нижнего, но у всех близка к плотности воды, отличаясь от неё незначительно. С понижением температуры воздуха в помещении соответственно понижается температура воды в сосуде, вода сжимается, и плотность её становится больше. Известно, что тела, плотность которых меньше плотности окружающей их жидкости, всплывают в ней. При понижении температуры в помещении плотность жидкости в цилиндре увеличивается, и шарики поднимаются вверх один за другим, при повышении - опускаются. Такой эффект достигается за счет очень высокой точности изготовления термометров. Все шарики калибруются по температуре всплытия в интервале 0,4 °С. Диапазон температур, измеряемых термометром, находится в районе комнатной температуры: 16-28°, шаг: 1 °С. Текущее значение температуры определяется по нижнему из всплывших шариков.
Если вы интересуетесь изобретениями, вас впечатлит Термометр Галилея. Как минимум, тем, что это — самый первый термометр, который был изобретен тем самым Галилео Галилеем, основателем классической механики. Тем, кто изобрел телескоп, открыл другие планеты нашей солнечной системы и вообще невероятно много всего сделал для науки.
Но вернемся к термометру Галилея. Это стеклянная колба, заполненная жидкостью. В жидкости плавают небольшие стеклянные колбочки-буйки, заполненные темными жидкостями, имеющими разную плотность. К каждому буйку прикреплена золотистая бирка с указанием температуры. Все просто — под воздействием холода жидкость в буйках расширяется, и сами буйки всплывают. А так как плотность жидкостей разная, то и расширяются они при разных температурах. Вспомним школьный курс физики? На самом деле, подробная инструкция о том, как определять температуру в помещении, есть прямо на деревянной подставке термометра.
Как работает
Итак, как мы уже поняли, жидкости с разной плотностью по-разному реагируют на изменение температуры. Чем холоднее, тем выше буйки. Поскольку колба узкая, они начинают «толпиться» сверху, и тогда температуру определяют по бирке на нижнем из всплывших буйков. А если все шарики утонули, наоборот, смотрят на самый верхний.
Разумеется, сейчас, когда мы можем определять самые тонкие колебания температуры сверхчувствительными приборами, это старинное устройство воспринимается в первую очередь как элегантное украшение комнаты. Но, что важно, температуру в помещении по нему действительно можно определять — с небольшой погрешностью. Кстати, в самом начале использования важно дать жидкости в колбе прийти в соответствие с комнатной температурой, так что не ждите мгновенных точных показаний. А чего ждать? Эстетики, разумеется!
Точность показаний температуры колеблется в районе 0,4 градуса по Цельсию. Термометр Galileo, который вы сможете купить в магазине Мистер Гик, показывает температуру от +18 до +26 градусов. А вот если вы хотите заглянуть в будущее и предсказать изменения погоды на улице, вам в помощь другое старинное изобретение — Предсказатель погоды Storm Glass Сrystal .
Характеристики
- стеклянная колба с жидкостью и колбочками, в деревянной подставке с инструкцией на русском и английском языках;
- температурный диапазон: от +18 до +26⁰С;
- 5 колбочек с жидкостью разной плотности: 18, 20, 22, 24 и 26⁰С;
- материал: стекло, дерево;
- выдувается вручную;
- экологически чистая жидкость без фреонов;
- безвреден для здоровья;
- используется в помещении;
- размер в подставке (Д*Ш*В): 8*7*26 см;
- диаметр колбы: 3,5 см;
- упаковка: картонная коробка;
- размер упаковки (Д*Ш*В): 8*9*33 см;
- вес: 480 г.
Современные термометры кажутся чем-то привычным и обыденным. И мало кто задумывается, что еще сравнительно недавно температуру окружающих предметов, воды и воздуха приходилось определять лишь по ощущениям. Человек мог только сказать, тепло сегодня или холодно, но точно определить температуру было нечем.
Средние века стали эпохой, и возрос интерес к науке и точным измерениям. Математика с ее методами количественной оценки явлений прочно заняла положение «царицы наук». Люди научились довольно точно измерять объем и вес самых разных предметов. И только температура долгое время не поддавалась измерению. И это не вызывает удивления, ведь ни увидеть, ни оценить объективно эту характеристику материальных предметов обычным способом невозможно.
Термоскоп Галилея
Удача в самом конце XVI столетия улыбнулась одному из величайших умов своего времени, итальянцу Галилео Галилею. Он широко известен своими открытиями в астрономии, а также тем, что разработал и воплотил в жизнь ряд очень полезных приборов. Галилея считают также одним из создателей современной механики.
В рукописях ученого исследователи отыскали изображения прибора, названного термоскопом, а также описание экспериментов, проведенных с помощью этого диковинного по тем временам инструмента.
Прообраз современного термометра в исполнении Галилея представлял собой сделанный из стекла шар, к которому была припаяна стеклянная же трубка. Проводя свои опыты, Галилей согревал стеклянный шар , а затем переворачивал его, погружая свободный конец трубочки в емкость с подкрашенной жидкостью.
Когда шар понемногу остывал, объем воздуха в нем становился меньше. Место воздуха занимала , которая поднималась по стеклянной трубке. В термоскопе Галилея рабочим агентом была не ртуть, а вода. Такая конструкция термометра давала возможность судить о том, насколько нагрето то или иное тело по сравнению с предметом.
Но точность измерений была в то время достаточно низкой, поскольку прибор Галилея зависел от атмосферного давления.
Через полвека другие исследователи и изобретатели существенно усовершенствовали первый термоскоп, добавив к прибору шкалу. Если об объекте можно было сказать, холоднее или горячее он, чем другой предмет, то теперь появилась возможность выяснить степень различий в температуре. Разумеется, приборы для температуры были очень несовершенными и очень сильно отличались от тех удобных и точных устройств, которыми человечество широко пользуется сегодня.
Ну да, не совсем точно, зато красиво
и располагает к раздумьям...
Это Вам не просто посмотреть температуру на современном термометре, около него можно сидеть долго, рассматривать и философствовать, как в японском саду камней. А если вспомнить, что первым, кто смотрел на него, был великий Галилей, то почти физически начинаешь ощущать сопричастность к великому изобретению.
Термометр Галилея - это историческая реликвия. Когда-то в средние века великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642 г.) установил, что при различных температурах плотность жидкостей меняется. Этот принцип и лежит в основе работы термометра, а сам термометр назван в честь Галилея.
Однако, изобретен этот термометр был в 1641 году Фердинандом II герцегом Тосканским из рода Медичи.
Термометр представляет собой закрытый сверху цилиндр с жидкостью, внутри которой плавают полые стеклянные шарики, одни шарики плавают на поверхности, другие погружены в жидкость и плавают внутри нее, а могут и лежать на дне.
В термометрах бывает от 4 до 17 шариков различной расцветки или же заполненных различной жидкостью. На стеклянных шариках подвешены пломбы, на которых цифрами указаны разные значения температуры. Температурная шкала может быть также и на самом цилиндре. Термометры Галилея могут показывать температуру от 14 до 30 градусов по Цельсию
Правда, чтобы получить показания термометра требуется немного подождать, также он не очень точен, но для бытовых нужд годится!
Шарики изготовлены так, что их средняя плотность разная, поэтому они обладают различнной плавучестью. Если температура жидкости повышается, она расширяется, ее плотность уменьшается, и меняется (уменьшается) Архимедова сила, действующая на шарики. Их плавучесть меняется. Шарики, плававшие раньше на поверхности, опускаются и колеблются уже внутри жидкости, а шарики, плававшие первоначально внутри жидкости, теперь тонут. Обратное происходит при охлаждении жидкости.
Коэффициент расширения стекла в 10 и более раз меньше, чем у жидкости, поэтому практически его можно не учитывать.
Все шарики калибруются. Зная среднюю плотность шариков, их помещают в цилиндр в порядке их плавучести, самый тяжелый шарик вниз, полегче сверху и т.д.
В широком цилиндре все шарики, чья средняя плотность меньше плотности жидкости, будут плавать на поверхности. Поэтому термометр хорошо работает, когда диаметр цилиндра немногим больше, чем диаметр шариков. Шарики в жидкости располагаютс друг под другом и самый нижний плавающий шарик показывает температуру.
Цилиндр закрыт сверху, чтобы жидкость не проливалась и не испарялась, чтобы туда не попадала грязь.
Делают и многоцилиндровые термометры, где в каждом цилиндре плавает свой шарик.
При изготовлении термометров Галилея основополагающим является определение плотности шариков и установка соответствующих пломб на них.
Вода не очень хорошо подходит для таких термометров из-за маленького коэффициента расширения, поэтому у каждого изготовителя термометров свои секреты, какой жидкостью наполнять термометры.
В таком виде термометр Галилея существует уже многие столетия.
Термометр?" не так просто. Этот предмет, описания которого можно найти еще в античных сочинениях, прошел за полтора века серьезную эволюцию, пока не принял нынешний вид.
История изобретения термометра: этапы
- I век нашей эры. Описание первого термометра Героном Александрийским.
- Рубеж XVI - XVII веков. Термоскопы, созданные Галилеем и другими учеными.
- 1724 год – Габриэль Фаренгейт разработал шкалу измерения температуры для термометра с ртутью.
Эпоха Галилея
По косвенным сведениям, изобретатель первого термометра – Галилео Галилей. Сохранившиеся сочинения ученого содержат упоминания об этом устройстве. Между 1592 и 1597 годами Галилей изобрел термоскоп, который представлял собой стакан, содержащий воду и воздух, которые показывали изменения температуры.
Упоминание об этом изобретении есть в письме Галилею от математика Джованни Сагредо. Последний предложил улучшить термоскоп, добавив шкалу для измерения температуры. Позже Сагредо писал Галилею, как он использовал термоскоп, чтобы измерять температуру воздуха в разные месяцы года.
Другое упоминание о термоскопе Галилея можно найти в письме некоего отца Кастелло монсеньору Чезарини в 1638 году. Священник рассказывал адресату, как он был свидетелем использования Галилеем термоскопа во время лекции в 1603 году.
Итальянский врач Санторио, профессор Падуанского университета, использовал термоскоп в своей практике. С его помощью он установил нормальную температуру человека и использовал изобретение Галилея в качестве вспомогательного средства при постановке диагноза.
Санторио иногда называют изобретателем термометра, но ученый в своих сочинениях никогда не приписывал этой чести себе. Напротив, в «Комментариях к Галену» он называет термоскоп самым древним инструментом.
В 1624 году иезуит Жан Леверкон опубликовал книгу, в которой впервые употребил слово «термометр». Он охарактеризовал его как устройство для измерения тепла и холода, которое находится на воздухе. Книга стала популярной и была переведена на европейские языки.
Иезуит назвал изобретателем термометра некоего Корнелиуса Дреббеля. Это был уроженец Голландии, увлекавшийся алхимией и утверждавший, что сконструировал вечный двигатель. Не убедив собрание алхимиков и ученых мужей Праги в своем изобретении, Дреббель был брошен в темницу по приказу императора. В одном из его трудов, действительно, содержится описание работы термометра, благодаря чему Леверкон, возможно, назвал его автором открытия.
После Галилея
Ученые XVII - XVIII веков знали о термоскопе и искали способы его улучшить. Первая известная его схема была сделана Джузеппе Бьянкани в
1617 году. В 1638 году Роберт Фладд изобразил термометр в виде вертикальной трубы, закрытой сверху колбой с воздухом. Нижнее её отверстие уходило в сосуд с водой. Уровень жидкости в трубе зависел от расширения и сжатия воздуха.
Самую серьезную модификацию термометра в эту эпоху сделал Фердинанд II, великий герцог Тосканы из династии Медичи, прославившийся покровительством науке. Он и сам не чуждался научных занятий. Медичи взял обычный термометр, заполнил его до определенного предела спиртом, а затем запечатал расплавленным стеклом. Новый термометр не зависел от атмосферного давления.
Фаренгейт
Габриэль Фаренгейт родился в 1686 году в Данциге в купеческой семье. Рано потеряв родителей, он оставил коммерцию ради науки и путешествий. Занимаясь метеорологией, Фаренгейт усовершенствовал термометр и разработал в течение многих лет шкалу для измерения температуры.
Он начал опыты в 1706 году, сначала использовал в своих опытах спирт, но потом решил, что ртуть даст более точные показания. В 1724 году Фаренгейт закончил жидкостный термометр. Он сумел добиться относительной точности показаний, установив несколько точек, температура которых известна, и разделив расстояние, которое было между ними.
В 1730 - 1740-е годы в термометрах использовались также шкалы, разработанные Делилем и Реомюром. В 1742 году швед Андреас Цельсий разработал новую шкалу измерения температуры, которая завоевала большую популярность.
При ответе на вопрос "Кто изобрел термометр?" стоит признать первенство . Остальные ученые дорабатывали именно его модель и создали привычный нам градусник.