Термометри від Галілея до Цельсія – Ульянівський літературно-краєзнавчий журнал «Мономах»
Термометри від Галілея до Цельсія
Історія про те, як навчилися вимірювати температуру, цікава та незвичайна. Термометри були вигадані за багато років до того, як люди зрозуміли, що саме вони вимірюють. Напевно, давні лікарі були першими, кому знадобилася порівняльна і до того ж досить точна шкала вимірювання теплоти тіла. Вони дуже давно помітили, що здоров'я людини якось пов'язане з теплотою його тіла, і що ліки здатні змінити цю якість. Лікам приписувалося охолоджувальну або зігріваючу дію, і ступінь цієї дії визначалася градусами. Ліки змішувалися між собою і суміші мали різні градуси. «Суміш» латиною – «температура». Від стародавніх лікарів залишилася 12-градусна шкала теплової дії ліків. Справжня історія науки про теплоті почалася з Галілея.
Перший термометр (термоскоп) створив італієць Галілео Галілей (1597). Його прилад складався зі скляної кулі, наповненої повітрям; від його нижньої частини відходила трубка, частково заповнена водою, яка закінчувалася в посудині, також наповненій водою. Коли повітря в кулі розширювалося або стискалося, рівень води в скляній трубці змінювався, що й служило вказівкою на температуру, наприклад руки, що доторкнулася до кулі. Проте висота стовпчика залежала від атмосферного тиску. Про барометра ж за часів Галілея нічого не знали. Тому термометр Галілея вимірював досить невизначену величину.
Мистецтво виготовлення термометрів надзвичайно розвинулося у Тоскані, де члени флорентійської академії вперше стали систематично вимірювати тиск, вологість та температуру повітря. Вже 1641 рік випускалися досить досконалі термометри. Вони були запаяні, їх заповнювали спиртом, і їх можна було вимірювати навіть тоді, коли вода замерзала. Поділ на склянийтермометр наносився розплавленою емаллю з точністю до одного градуса.
На можливість обрати як опорну точку термометра точку кипіння води вказав Гюйгенс (1655). Він прямо писав, що за такого вибору можна буде порівнювати температуру в різних місцях, не переносячи один і той же термометр з місця на місце.
У своїй роботі «Про шкалу ступенів тепла та холоду» (1701) Ісаак Ньютон описує 12-градусну шкалу. Нуль він помістив у точці замерзання води, а 12° відповідали температурі здорової людини. Ньютон, таким чином, вже в дуже точній формі говорив про температурну шкалу. Але термометр ще не став фізичним інструментом.
Майже 200 років розробляли шкалу до термометра. Термометри Фаренгейта, Деліля, Ломоносова, Реомюра та Цельсія, відрізняючись один від одного конструктивними особливостями, визначили тип термометра з двома постійними точками, прийнятий у цей час.
Перший сучасний термометр був описаний німецьким фізиком, склодувом із Голландії, Даніелем Габріелем Фаренгейтом. З 1709 він виготовляв спиртові термометри, трохи пізніше - ртутні. Сучасників здивувало, що спиртові термометри Фаренгейта узгоджувалися між собою. Його секрет був у тому, що він дуже акуратно завдавав поділу на шкалу, використовуючи для цього кілька «опорних» постійних точок. Найнижчу температуру суворої зими 1709 року він імітував сумішшю льоду, кухонної солі та нашатирю. Другу точку він отримував, занурюючи термометр у суміш льоду та води. Відстань між двома точками Фаренгейт розділив на 32 частини. Свою шкалу він перевіряв, вимірюючи температуру людського тіла. Нова точка попадала на 98°. Пізніше він запровадив ще й четверту «опорну» точку – кипіння води. Вона лежала за 212°. Така шкала досі в ході в Англії та США.
У Франції уВживання увійшла шкала Реомюра (1730). Ця шкала побудована на точках замерзання води (0 °) та її кипіння (80 °). Реомюр зі своїх вимірів вивів, що вода розширюється між цими двома точками на 80 тисяч свого обсягу. Спирт у термометрах незабаром замінили ртуттю, коефіцієнт розширення якої менше, ніж спирту. Ця шкала мала величезне значення, оскільки саме за нею було зроблено дуже багато метеорологічних спостережень у XVIII і XIX століттях.
Термометр зі шкалою Реомюра – основний метеорологічний прилад, що використовується в Україні до 1869 року. Термометри висіли на вулицях та в усіх будинках. Лише у 1930-ті вони були витіснені термометрами Цельсія.
1742 року шведський учений, професор астрономії Андерс Цельсій запропонував шкалу термометра, розділену на 100 частин. Цельсій встановив, що крапка води залежить від тиску. У результаті з'явився новий термометр, відомий як термометр Цельсія.
Таким чином, кілька століть було витрачено вченими на винахід надійних метеорологічних інструментів. Але без створення точних термометрів та інших приладів подальший рух науки був би неможливим.