Прибор, созданный Галилеем в 1592 году, представлял собой крупную сферу, к которой была прикреплена стеклянная трубка. Когда эту трубку опускали в окрашенную жидкость, она поднималась или опускалась в зависимости от внесенного тепла. Однако этот прибор не имел шкалы, что означало, что он мог лишь демонстрировать относительную степень нагрева или охлаждения, но не давал точных значений.
Изобретатели первых термометров
Трудно определить, кто именно является автором изобретения термометра. Причины этого лежат не только в недостаточном количестве исторических источников. Более важным является тот факт, что термометры изначально воспринимались как разные устройства с различными функциями и конструкциями. Достижение необходимого качества и точности измерений занимало значительное время. Тем не менее, можно с точностью утверждать, что изобретение прибора для измерения температуры связывается как минимум с восьмью разными личностями.
Среди них можно отметить английского алхимика и члена нескольких тайных обществ Роберта Фладда, который показал свои идеи и разработки. В свою очередь, с ним «соревновался» французский гидротехник, проектировщик паровых машин и пневматических устройств, а также архитектор Саломон де Каус. Кроме того, история термометра запутана из-за того, что многие специалисты работали над его созданием практически одновременно. Некоторые из них трудились над измерением температуры воды, другие разрабатывали методики для анализа температуры воздуха, а третьи были сосредоточены на медицинских аспектах.
Наиболее известной фигурой, ассоциирующейся с зарождением термометрии, является Галилео Галилей. В его собственных трудах нет упоминания о термометрах, что создаёт некоторую неопределённость. Однако последователи этого итальянского ученого утверждают, что именно он демонстрировал термоскоп в 1597 году. Другие источники указывают на период с 1592 по 1600 год. Принцип расширения тел под действием тепла был известен и ранее, но новшеством Галилея было то, что это расширение непосредственно указывало на изменение температуры, хотя и не позволяло получить точные количественные данные.
Первоначальный стиль устройства представлял из себя стеклянную сферу с прикрепленной к ней стеклянной трубкой. Внутри устройства находился воздух. Причины, по которым Галилей не использовал такие жидкости, как вода, спирт или ртуть, остаются неясными. Некоторые исследователи предполагают, что технологические ограничения того времени не позволяли делать это эффективно.
Галилео Санторио, его соотечественник и ученый, разработал термометр, специально предназначенный для измерения температуры человеческого тела. Однако его устройство также страдало от несовершенства технологии. Санторио смог создать лишь примитивный прибор, который можно было разместить только на улице, поскольку он имел громоздкую конструкцию, напоминающую шар с вытянутой изогнутой трубкой. Этот термометр стал предвестником более поздних разработок: в нем появились деления и цветная жидкость. Прибор был разработан в 1626 году.
В 1657 году была представлена улучшенная версия термоскопа, созданного Галилеем. Одним из значительных дополнений была шкала, выполненная из бисера. Важно учитывать, что большинство первых термометров были воздушными, и именно поэтому показания зависели не только от текущей температуры, но и от давления атмосферного столба. Возникновение термометров на основе воды произошло в 1667 году. Хотя такие устройства менее подвержены изменениям давления, это создавало новый недостаток: жидкость замерзала при слишком низкой температуре, что в свою очередь побудило ученых перейти на использование спирта для измерений.
Эванджелиста Торричелли, в свою очередь, добился значительного прорыва, который позволил устранить влияние атмосферного давления на показания термометра. Он предложил следующую систему:
- термометр заполнялся ртутью;
- прибора переворачивался;
- доливался слегка окрашенный спирт;
- трубка запаивалась сверху, в результате чего создавался вакуум.
Однако одним лишь фактом появления термометра было недостаточно, чтобы обеспечить точные измерения. На ранних этапах разработок первой возникла проблема с нахождением правильных начальных точек отсчета. На первом этапе считалось, что необходимо ориентироваться на субъективные ощущения: «очень холодно» или «очень жарко». Позже возникла необходимость в создании других точек отсчета, таких как температура кипящей воды, таяние льда или растопленного масла. Таким образом, началась новая фаза создания термометра.
Этапы усовершенствования
Решающий шаг в этом направлении был сделан Габриэлем Фаренгейтом, который создал шкалу, наиболее подходящую для повседневного использования, и тем самым обеспечил высокую точность измерений. Описание работы Фаренгейта было опубликовано в 1723 году. Интересно, что изначально немецкий физик использовал спиральную шкалу, однако из-за ряда недостатков данной конструкции он впоследствии выбрал ртутный термометр. Шкала, которую он создал, имела три ключевых точки:
- 0° по Фаренгейту — устойчиво существует смесь нашатырного спирта, воды и льда (при этой температуре лед не тает, а вода не замерзает);
- 32° по Фаренгейту — это температура устойчивой водно-ледяной смеси;
- 212° по Фаренгейту — это температура, при которой вода закипает при нормальном атмосферном давлении на уровне моря.
Шведский астроном Андерс Цельсий не только создал альтернативную и более удобную шкалу для измерения температуры, чем шкала Фаренгейта, но и предложил более точное определение самих градусов. Однако изначально за 100° принималась точка плавления льда, а за 0° — точка кипения воды, что создало путаницу. Вследствие этого шкала была перевернута, но известно ли это было сделано самим Кельсием или другой личностью, такой как Мортен Стрёмер, остается загадкой.
Тем не менее, бытовые термометры, созданные ранее, не обеспечивали необходимую точность и надежность для науки, которая переживала бурное развитие в XIX веке. В 1848 году физик Томсон, впоследствии лорд Кельвин, доказал, что возможно создать абсолютную температурную шкалу, начальной точкой которой стало значение -273,15° по Цельсию, ниже которого дальнейшее охлаждение материи невозможно.
В современных физических лабораториях термометры со шкалой Кельвина применяются чуть ли не чаще, чем термометры со шкалой Цельсия или Фаренгейта.
Первые компактные медицинские термометры были разработаны английским ученым Томасом Альбатом; тогда как в XVIII веке такие устройства имели длину 12 дюймов, или примерно 0,305 метра.
Интересный факт: в России наиболее заметную роль в распространении термометров сыграл Сергей Боткин, российский врач и терапевт.
На протяжении длительного времени основными термометрами были устройства с ртутной шкалой. Тем не менее, с прогрессом технологий начали появляться более совершенные и безопасные альтернативы.
Современные варианты
Первые изобретатели создавали термометры для личного использования. Однако вскоре стало очевидно, что самостоятельный подход и кустарные мастерские не в состоянии удовлетворить потребности растущего населения. Благодаря развитию технологий, а особенно с возникновением современного производственного процесса, были созданы специализированные заводы. Современные заводы по производству термометров способны выпускать широкий ассортимент изделий, которые используют для измерения температуры в различных условиях — от уличного мониторинга до медицинского обследования, а также в биомедицинских исследованиях и для многих других целей. Термометры находятся в эксплуатации в таких устройствах, как:
- газовые плиты;
- автомобили;
- отопительные котлы;
- электрические станции;
- летательные аппараты;
- морские суда.
Кроме того, термометры широко используются в каждой семье. В России самый крупный производитель термометров — это ООО «Первый термометрический завод». Несмотря на требования, выдвинутые Минаматской конвенцией 2013 года, об отказе от ртутных термометров, они все еще сохраняют популярность. Показания этих приборов легко и быстро считывать, и они не требуют подключения к электросети.
Несмотря на свою экономическую доступность, ртутные термометры обладают недостатками, такими как небезопасность. К тому же процесс измерения температуры требует времени, нередко от 5 до 10 минут.
В более современном контексте, электронные медицинские термометры предоставляют более безопасный и быстрый метод измерения. Эти устройства работают на основе изменения проводимости металлического наконечника в зависимости от температуры. Специальный датчик фиксирует это изменение и преобразует его в градусы по заранее установленному алгоритму. Электронные технологии предлагают такие преимущества:
- возможность запоминания последних измерений;
- звуковое оповещение о завершении процесса измерения или его начале (в зависимости от модели);
- использование сменных и гибких наконечников для обеспечения гигиеничности;
- высокая точность измерения температуры.
Для электросчетчиков важно аккуратно следовать инструкциям по эксплуатации.
Следует учитывать, что работа электронного термометра зависит от питания — батарейки необходимо менять каждые 3-5 лет. Эти устройства прекрасно подходят как для использования в больнице, так и для домашнего применения. Электронные термометры обходятся дороже ртутных, однако данное вложение оправдано за счет их лучших эксплуатационных качеств.
К научным приборам с высшей степенью точности относятся волоконно-оптические и термоэлектрические термометры, которые в основном применяются в лабораторных исследованиях. Эти приборы используются в широком диапазоне задач:
- газовые;
- биметаллические;
- инфракрасные;
- конденсационные термометры.
Пирометры, известные также как оптические термометры, способны производить измерения без прямого контакта. Эти устройства способны определять температурный диапазон от низких значений до 3000° по Цельсию. Некоторые версии данного устройства имеют меньшие диапазоны измерений, поскольку они предназначены для медицинских нужд.
Об истории термометра можно узнать подробнее в следующем видео.
Кто и в каком году изобрел термометр – история создания
Измерение температуры тела является достаточно простым и привычным процессом для большинства людей. Каждый из нас периодически использует термометр для определения состояния здоровья, так как измерение температуры позволяет получить важные данные о самочувствии. Тем не менее, в прошлом, термометры имели совершенно другие конструкции и цели. Так, кто же на самом деле изобрел термометр?
История создания термометра
На сегодняшний день термометр считается удобным и привычным прибором, использующимся в быту каждым человеком. Однако в прошлом он имел совершенно другую структуру и предназначение.
Кто придумал термометр?
Точно установить авторство термометра не представляется возможным. Это связано не только с нехваткой исторических источников, но и с гораздо более серьезной причиной — термометры зачастую воспринимаются как совершенно разные устройства. Кроме того, на создание качественных термометров потребовалось немало времени, чтобы достичь нужного уровня точности.
Первый термометр
Создание термометра связывают с разными людьми, включая Галилея, Санториу и Роберта Фладда. В числе возможных создателей не только эти известные фигуры. Множество ученых одновременно трудились над созданием устройства для измерения температуры воды, воздуха и тела человека.
В трудах Галилея, тем не менее, отсутствуют упоминания о термометре. Однако, согласно свидетельствам его последователей, в 1597 году Галилей создал термоскоп — агрегат, который использовал расширение жидкостей для выделения воздействия тепла. Однако термоскоп не имел шкалы.
Санторио из Падуанского университета разработал устройство для измерения температуры человеческого тела. Однако, поскольку его конструкция была слишком крупной, термометр использовали только на улице.
Первые жидкостные термометры были созданы в 1667 году. Однако следовало учитывать, что воды в них застывали, что приводило к их поломке. Поэтому со временем термометры стали делать на спиртовой основе. Основой ртутного термометра, который стал независимым от атмосферного давления, стал прибор, придуманный Эванджелистом Торричелли, который являлся учеником Галилея.
Единая шкала и ртуть
Много лет ученые искали точки, которые порождали бы равномерное распределение данных. Они для этого предложили такие точки, как температура тающего льда, растопленного масла и кипящей воды, а также искали абстрактные понятия, например, «сильный холод».
Современный термометр, приспособленный для бытовых нужд, был разработан немецким физиком Габриэлем Фаренгейтом, описавшим свою конструкцию термометра в 1723 году. Сначала Фаренгейт разработал два спиртовых термометра, но затем решил использовать ртутный термометр.
Шкала Фаренгейта была встроена на базе трех определенных точек:
- Первая точка равнялась нулю. Это означало температуру смеси воды и льда с добавлением нашатыря;
- Вторая точка соответствовала 32 градусам и указывала на температуру воды с льдом;
- Третья равнялась 212 градусам, что обозначало температуру кипения воды.
Этапы усовершенствования
С развитием термометров шире применялась новая шкала для измерения температуры, представленная Келсиусом. Он четко определил градусы, хотя вначале 100 градусов определялись как температура, при которой лед плавил, а 0 градусов — как кипение воды. В дальнейшем произошла перевернутая версия данной шкалы.
В 1848 году физик Томсон, позже ставший лордом Кельвином, подтвердил, что можно практиковать абсолютную температурную шкалу. За данную точку отсчета было принято значение -273,15 градусов Цельсия, определяющее состояние, при котором невозможно дальнейшее охлаждение материи.
Современные варианты
К началу XVIII века произошел «взрыв» открытий в области методов абстрактного измерения температуры, однако работы по улучшению методов продолжаются и в наши дни.
Сфера применения термометров очень обширна и имеет важное значение для жизни современного человека. Например, термометр, установленный снаружи, показывает, какая температура за окном; термометры в холодильниках контролируют качество хранения продуктов; термометры в духовке помогают поддерживать нужную температуру во время приготовления пищи; а медицинские термометры позволяют определить здоровье человека.
Градусник — наиболее часто используемый вид термометра, присутствующий в каждом доме. Однако ртутные термометры, бывшие ярким достижением ученых, постепенно выходят из использования в связи с их небезопасностью. Ведь ртутные термометры содержат около 2 грамм ртути, что делает их высокоопасными. Несмотря на то, что именно ртутные термометры являются наиболее точными, необходимо не только правильно с ними обращаться, но и знать, что делать в случае их поломки. Дополнительную информацию о том, как корректно утилизировать ртуть из градусника, можно найти в специализированных источниках.
На смену ртутным градусникам пришли электронные или цифровые термометры, которые работают благодаря встроенному металлическому датчику. Также на рынке присутствуют специальные термополоски и инфракрасные термометры. Можно ознакомится с преимуществами и недостатками различных моделей градусников в специализированных руководствах.
Шкала Цельсия: Андерс Цельсий
Шкала Цельсия, известная также как температура Цельсия, была разработана в 1742 году шведским астрономом Андерсом Цельсием. В этой шкале установлено, что между температурой замерзания (0 градусов) и температурой кипения (100 градусов) чистой воды при нормальном атмосферном давлении на уровне моря размещается 100 градусов. Термин «Цельсий» был утвержден на Международной конференции по мерам и весам в 1948 году.
Шкала Кельвина: лорд Кельвин
Лорд Кельвин предложил создать шкалу Кельвина в 1848 году. Данная шкала измеряет пределы тепла и холода и развивает концепцию абсолютной температуры, отражающей второй закон термодинамики, а также динамическую теорию тепла.
В девятнадцатом веке ученые активно исследовали, какая температура является самой низкой возможной. Шкала Кельвина использует те же единицы измерения, что и шкала Цельсия, но начинает отсчет с абсолютного нуля — температуры, при которой все, даже воздух, замерзает. Таким образом, абсолютный ноль обозначается как 0 градусов Кельвина, что соответствует -273 градусам по Цельсию.
Когда термометр используется для измерения температуры жидкости или воздуха, его удерживают в среде до тех пор, пока показания не уравновесятся. Эта процедура невозможна при измерении температуры человеческого тела. Ртутный термометр был специально адаптирован для удобного извлечения из тела после получения показания. В его конструкции был предусмотрен острый изгиб, образующий узкую часть трубки, способную удерживать ртуть после извлечения, создав таким образом вакуум в жидкостной колонне. Поэтому ртутные медицинские термометры следовало встряхнуть до и после использования, чтобы вернуть соединенную ртуть к начальному уровню.
Ротные термометры
В 1612 году итальянский изобретатель Санторио Санторио создал оральный термометр, тем самым возможно создав первый примитивный клинический термометр. Однако его устройство было громоздким, неточным и требовало много времени для получения показаний.
Первыми врачами, которые систематически отмечали температуру у своих пациентов, были такие личности, как Герман Бурхааве (1668-1738), Герард Л. Ван Свитен (1700-1772), основоположник Венской медицинской школы, и Антон де Хаен (1704-1776). Эти врачи пришли к выводу о том, что температура в организме может коррелировать с развитием болезни. Тем не менее, большинство их современников не согласилось с этой точкой зрения, и термометр не получил широкого применения в медицине того времени.
За несколько веков до современного термометра
Следующим важным этапом в эволюции термометров стал переход от спирта к ртути. Этот металл обладает высокой теплоемкостью, хорошо реагирует на изменения температуры, не замерзает при низких температурах и не закипает при высоких.
В 1714 году голландец Даниэль Фаренгейт создал сопоставимые термометры, предложив шкалу с тремя фиксированными точками:
- 0 — температура смеси воды со льдом и морской солью;
- Нормальная температура человеческого тела;
- Температура кипения воды.
Шкала Фаренгейта продолжает использоваться во многих странах, наряду с термометрами Реомюра, которые когда-то были популярны в Италии и Франции. В таких устройствах использовалась смесь воды и спирта, однако их точность значительно уступала ртутным термометрам.
Последним, кто усовершенствовал шкалу термометра, был шведский ученый Андерс Цельсий, который определил температуры, соответствующие закипанию воды и таянию льда. Расстояние между этими точками он разделил на 100 градусов. Именно эта шкала до сих пор применяется в современных измерениях.
Новое изобретение: цифровой термометр
В настоящее время разработки идут в направлении создания цифровых термометров, которые устраняют многие недостатки ртутных аналогов. Ртуть считается опасным веществом, а время, необходимое для получения показаний, оказывается значительным. Цифровые модели устраняют эти недостатки: измерения занимают считанные минуты, а результаты отображаются на экране. Кроме того, такие устройства сигнализируют о завершении процесса звуковым сигналом.
Дополнительным значением цифровых термометров является их универсальность: они позволяют измерять температуру как подмышкой, так и в ротовой полости, в ухе или ректально.
Существуют также бесконтактные устройства, которые дают возможность просто приложить их к лбу для получения точных показаний.
Современные термометры легко использовать и обладают множеством дополнительных функций. Например, некоторые модели могут сохранять несколько предыдущих измерений, отображать результаты в форме улыбающихся лиц и менять единицы измерения с °C на °F. К тому же одно из основных преимуществ — это многообразие моделей, как по функциональности, так и по дизайну, плюс возможность их синхронизации с мобильными приложениями: модели Beurer, к примеру, могут синхронизироваться с приложением Beurer HealthManager.
Точный, безопасный и удобный термометр
Градусники прошли долгий и сложный путь в развитии, и благодаря этому сегодня мы имеем возможность быстро и удобно получать результаты измерений, что позволяет следить за здоровьем. Цифровые устройства, кроме того, способны измерить температуру у спящего ребенка, не потревожив его, что делает их особенно удобными для семей с маленькими детьми.
