Термометр: от изобретения до наших дней

Так случилось и с термометром, хотя, ни в одном из сочинений этого великого ученого описание прибора, даже немного напоминающего термометр, не встречается.

По свидетельству учеников Галилея, ему пришлось изучать работы Герона

Александрийского, занимающегося проблемой поднятия воды с использованием тепла, в которых было описание примитивного термоскопа. Этот стеклянный прибор состоял из шарика и припаянной к нему трубочки. Шарик нагревали, а конец трубочки помещали в небольшой сосуд, наполненный водой. При охлаждении шарика давление воздуха в нем уменьшалось, и свободное пространство в трубочке занимала вода из сосуда, поднимаясь по ней вверх. При нагревании, соответственно, давление воздуха увеличивалось, вытесняя воду из трубочки.

Термоскоп, по сути, являлся прибором, показывающим изменение температуры тела, но, не имея шкалы градаций, и для измерения температуры не годился. Кроме того, на его работу влияли колебания атмосферного давления.

Уже после смерти Галилея, жители Флоренции усовершенствовали термоскоп, откачав из него воздух. Первая шкала температуры была сделана ими из бусинок, что характерно для духа той эпохи. Спустя некоторое время, в полном соответствии с научно-техническим прогрессом, прибор перевернули шариком вниз, воду в трубочке заменили подкрашенным спиртом, а сосуд с водой убрали за ненадобностью.

Исходными точками на шкале стала температура самого жаркого и самого холодного дня. Над изобретением термометра работали и другие выдающиеся личности того времени:

• Таинственный лорд Бэкон - алхимик и основоположник эмпиризма;
• Корнелиус Дреббель - изобретатель микроскопа и первой подводной лодки;
• Роберт Фладд - лекарь и астролог;
• Соломон де Каус - садовод и ландшафтный дизайнер;
• Санторио (Санкториус) - врач, первым поместивший в термометр ртуть.

С тех давних пор, термометр не только усовершенствовался, но и существенно изменился. Современные термометры различаются как по внешнему виду, так и по принципу действия:

1. Жидкостные термометры. Работа этих приборов основана на принципе зависимости объема жидкости от температуры. Поскольку, пары ртути очень токсичны, ее использование во многих странах запрещено. Альтернативного наполнителя для термометров пока не найдено. Сплав, состоящий из галлия, индия и олова, получивший название галинстан и, разработанный специально с этой целью, имеет существенные недостатки - при -19°С он затвердевает, что делает невозможным его использование для измерения низких температур.

2. Механические термометры. Принцип работы этих приборов примерно тот же, что и жидкостных, но датчиком температуры является спираль или лента из металлического сплава. Шкала таких термометров расположена по окружности, а указателем температуры служит стрелка. По внешнему виду механический термометр напоминает часы.

3. Электрические термометры. Их принцип работы удивительно прост - проводник электрического тока меняет силу своего сопротивления в зависимости от температуры. Другой вид электрических термометров, имеющих очень широкий диапазон действия (от -200°С до +850°С), называется термопарой. В основу термопары заложено свойство двух спаянных между собой проводников (термо электродов) создавать электродвижущую силу при нагреве места их соединения. Термо электроды изготавливаются из различных металлов и сплавов: платины, хром-никеля, вольфрам-рения и других. Термопара - это первичный преобразователь температуры в электродвижущую силу, измерение которой производится автоматическим потенциометром.

4. Оптические термометры. Другое название термометров такого вида - пирометры. Принцип их работы основан на изменении степени светимости или спектрального излучения тел. Оптические термометры применяются для измерения температуры в недоступных местах - например, в вулкане.

5. Инфракрасные термометры. Все теплокровные тела излучают тепло - именно на этом и строится работа инфракрасного термометра, способного определять температуру живых тел на расстоянии. Излученная телом тепловая энергия улавливается оптикой термометра и фиксируется на детекторе, а электроника преобразует величину этой энергии в температуру, выраженную цифрами на экране прибора. Инфракрасные термометры обладают рядом преимуществ – они совершенно безопасны для здоровья человека и практически не имеют погрешности в измерениях. Определение температуры они проводят за доли секунды и дают возможность сбора групповых данных. Судя по всему, будущее в медицине именно за ними.