Великите изобретения на човечеството: Термометър

1646 г.

ФАРЕНХАЙТ, ЦЕЛЗИЙ: СКА̀ЛИ ЗА ТЕМПЕРАТУРА

Постоянният прогрес на науката задължава учените да се снабдяват с все по-точни уреди за измерване. Наследник на барометъра, термометърът е нужен на физика, на химика или на медика, но също и на всеки от нас.

През ХVІІ век математическият и експерименталният подход стават присъща необходимост за познанието във физиката.

Последица от тази еволюция е производството на измервателни уреди, като сред най-първите е термометърът. Още на гърците им е хрумнала идеята за уред, който може да показва разликите в температурата. Филон Византийски описва апарат, чувствителен към разликата в температурата, иначе казано термоскоп.

/ ИЗМЕРВАНЕ НА ТЕМПЕРАТУРАТА

Все пак трябва ясно да разграничим термоскопа от термометъра, който показва температурата в цифрово изражение според степенна ска̀ла и реално я измерва. Но никакъв друг бележит опит за термометър не е правен, докато към него не поглежда Галилей, основателят на съвременната експериментална физика. Всъщност, през 1592 г. италианският учен само реабилитира термоскопа в малко по-различна форма. Възможно е също Робърт Флъд, физикът Корнелий Дребел или лекарят Сантонио Санторе, независимо един от друг, да са изобретатели на термоскопа към началото на ХVІ век. През 1611 г. Бертоломео Телиукс създава уред, снабден със степенна ска̀̀ла, който наистина е в състояние да измерва качествено.

/ ДА СЕ ОСВОБОДИМ ОТ АТМОСФЕРНОТО НАЛЯГАНЕ

Термоскопът в неговата старинна или съвременна форма има тежък дефект: подвластен е на атмосферните влияния.

Термоскопът на Филон реагира много чувствително на тях. Същото се отнася и за този на Галилей: неговият уред се състои от дълга стъклена тръба с ампула в единия край, която трябва да бъде обърната в съд, пълен с вода или вино.

Налягането на останалия вътре въздух се променя заедно с температурата, последица от което е покачване или понижаване на нивото на течността в тръбата. Наблюдението точно на това ниво ни позволява да определим всички промени в температурата. Принципът се оказва твърде находчив. Но уредът е прекалено чувствителен към атмосферното налягане поради това, че тръбата се поставя в не запечатан съд. Той реагира не само на промените в температурата, но и на тези в налягането. След като Торичели прави очевидно съществуването на атмосферното налягане, през 1643 г. става ясно, че всички части на уреда трябва да бъдат херметично затворени, ако не искаме измерването да бъде засегнато от барометрични изменения. Вследствие на това откритие първите термометри от съвременен тип се появяват през 1646 г. Те са дело на флорентинци, на великия херцог Фердинанд ІІ, способен физик, както и на членовете на „Accademia del Cimento” които вадят заключения от опита на Торичели за измерване на температурата. Тези хора поставят измерванията на основата на разширението и на кондензирането под въздействието на промените на температурата на винения спирт или друг алкохол, поставен в запечатана стъклена тръба (по-късно тези течности са заменени с живак).

/ ПЪРВИ ТЕРМОМЕТРИ

Разпространението на „флорентинските термометри” е бързо: между 1655 и 1660 г. могат да се намерят в Париж и Лондон. Остава да се сравнят резултатите, които те показват, с помощта на стандартна ска̀ла, защото всеки един от тях е направен със собствена ска̀ла, което спъва научната работа. Трябва да се чака ХVІІІ век, за да се стигне до консенсус около няколко големи термометрични ска̀ли. Първи подсказва такава ска̀ла през 1708 г. Олаус Рьомер, авторът на откритието за крайната скорост на светлината. Предложената от него ска̀ла взема предвид две крайни величини – температурата на кипене и тази на замръзване на водата. Неговите трудове са доразвити и модифицирани от Даниел Гейбриъл Фаренхайт, който внедрява първата ска̀ла, призвана да намери всеобща употреба, с публикуването на описанието на своя живачен термометър и неговото деление през 1724 г. (ска̀лата Форенхайт остава в употреба освен в лабораториите и в англо-саксонските страни). Следващата е ска̀лата на Рене-Антуан Фершо дьо Реомюр (калибрирана от 0˚ до 80˚). През 1741 г. шведът Андерс Целзиус въвежда градуацията, която става най-използвана, с тази разлика, че 0˚ тогава е означавала температурата на кипене на водата, а 100˚ - тази на замръзване. Неговата ска̀ла е обърната на следващата година от производителя на инструменти Пиер Мартел, който й придава съвременния вид.

< ТЕРМОСКОПЪТ НА ФИЛОН >

Филон Византийски описва в Pneumatiques, съставена от него в края на ІІІ век пр.н.е., един термоскоп, т.е. апарат, чувствителен към промените на температурата.

„Да направим кълбо от олово, празно отвътре и със средна вместимост; да не бъде прекалено тънко, за да не се спука лесно, нито тежко, а съвсем сухо, за да се постигне по-добре това, което искаме. Към кълбото трябва да приспособим извита тръба, която да слиза до дъното му; другият край на тръбата трябва да поставим във ваза с вода така, че да достига дъното, също както в кълбото, за да може водата по-лесно да изтича. Нека А да бъде кълбото, В – тръбата и С – вазата.

Аз казвам, че ако поставите кълбото на слънце, когато се затопли, част от въздуха, затворен в тръбата, ще излезе навън и това ще се види, защото въздухът от тръбата ще попадне във водата и ще я задвижи, като образува множество мехурчета. Ако след това преместим кълбото на сянка или на друго място, недостъпно за слънчевите лъчи, водата ще се изкачи през тръбата и ще слезе в кълбото. Ако след това го поставите отново на слънце, водата ще се върне във вазата и така нататък всеки път, когато решите да подновите опита. Същият процес ще протече, ако решите да загреете водата на огън, или ако, след като сте го киснали в гореща вода, го охладите.”

Из едноименният труд на Мишел Ривал.