Termometras

Gyvsidabrinis termometras

Termometras–temperatūrąmatuojantis prietaisas. Žodistermometraskilo iš dviejųgraikų kalbosžodžių:thermo– šiluma irmeter– matas.

Kad termometras gerai veiktų, jošiluminė talpaturi būti mažesnė už objekto, kurio temperatūrą norima išmatuoti. Kadangi priešingu atvejumatavimoveiksmas gali pakeisti paties objekto temperatūrą.

Termometro istorija

Iki termometro išradimo žmonės apie temperatūrą galėdavo pasakyti tik tai, jog yra šalta arba karšta.

Galilėjaus orinis termoskopas

Termometrą išradoGalileo Galilėjus1592m. Pirmasis termometras dar buvo beskalėsir pavadintas termoskopu.Termoskopą sudarė nedidelis tuščiaviduris stiklinis rutulys (apie 8 mm skersmens), kurio atviras galas buvo prilydytas priestikliniovamzdelio (apie 1 mm skersmens). Rutulį įkaitinus laisvas vamzdelio galas patalpinamas į vandenį. Rutuliui vėstant mažėja jo viduje esančio oro slėgis, todėl vanduo, veikiamas išorinio atmosferos slėgio ima kilti į viršų. Todėl mažėjant temperatūrai vanduo vamzdeliu kildavo į viršų, o temperatūrai didėjant – leisdavosi žemyn. Toks termometras galėjo veikti tik esant teigiamai temperatūrai.

VėliauFlorencijosmokslininkai dar patobulino šį Galilėjaus termoskopą – pagamino paprastą skalę ir išsiurbė iš rutulio orą.

Toričelio spiritinis termoskopas

XVII amžiuje Florencijos mokslininkas Toričelis (Torricelli) orinį termoskopą pakeitė į spiritinį. Įrenginys buvo apverstas rutuliu žemyn, pašalintas indas su vandeniu, o stiklinis vamzdelis pripiltasspirito.Veikimo principas pagrįstas spirito plėtimusi jį kaitinant. Tokių būdu temperatūros parodymai nebepriklausė nuoatmosferos slėgio.Tai buvo vienas iš pirmųjų skysčių termometrų.

Termometro skalės gradavimas

1694m. Karlas Rinaldinis (Carlo Rinaldini) pasiūlė temperatūros skalės gradavimui naudoti du atraminius taškus –vandensšalimo irvirimo temperatūras.

Pirmojo termometro su skale išradėju laikomasSanktorijus.Jis1615m. termoskopui pritaikė sunumeruotųpadalųskalę, taigi pagamino pirmąjį oro termometrą. Šio termometro tikslumas buvo labai menkas, nes jam nemažą įtaką turėjo atmosferos slėgis.

Farenheito skalė

1709m. vokiečių fizikasGabrielis Danielis Farenheitaspagaminoalkoholiotermometrą, o1714m. alkoholį pakeitėgyvsidabriu.1724m. jis savo termometrui pridėjo ir skalę.Vandensužšalimo ir virimo temperatūros taškų skirtumą išradėjas padalijo į 180 laipsnių. Jo skalėje užšalimo temperatūra 32 °F, vandens virimo temperatūra buvo 212 °F. Tik nedaugelis šalių, tarp jų irJAV,vartoja Farenheito skalę temperatūrai matuoti.

Reomiūro skalė

Dar viena skalė1730m. buvo sudaryta prancūzo mokslininko Reomiūro. Jis atlikinėjo eksperimentus su spiritiniu termometru ir priėjo išvadą, jog termometro skalę galima graduoti pagal spirito šiluminį plėtimąsi. Nustatęs, jog jo naudojamas spiritinis tirpalas, sumaišytas su vandeniu santykiu 5:1, plečiasi santykiu 1000:1080, kai temperatūra keičiasi nuo vandens užšalimo iki užvirimo, mokslininkas pasiūlė naudoti skalę, graduotą laipsniais nuo 0 iki 80. Šiuo atveju 0°R atitinka vandens užšalimo temperatūrą, o 80°R – virimo temperatūrą.

Celsijaus skalė

Švedų astronomasAndersas Celsijus1742m. pasiūlė skalę su fiksuotais atskaitos taškais. Joje vandens virimo taškas 0 °C, o užšalimo taškas 100 °C. Po metų prancūzas Jean Pierre Cristin šią skalę pakeitė į atvirkštinę (užšalimo taškas 0 °C, virimo taškas 100 °C). Toks žymėjimas išliko iki šiol. Šiuo metu pasaulyje paplitusi būtent ši skalė.

Kitos nepaplitusios skalės

M. V. Lomonosovaspasiūlė naudoti skalę, sugraduotą į 150 laipsnių tarp vandens šalimo ir virimo temperatūrų; I. G. Lambertas sukūrė orinį termometrą su skale 375 laipsniams – kur vienu laipsniu buvo laikoma 1/1000 oro tūrio išsiplėtimo dalis. Tokių skirtingų temperatūros skalių XVIII a. pab. buvo netoli 20. Tačiau jų visų bendras bruožas tas, jog atraminiai taškai pasirinkti laisvai kaip kažkokio proceso savybės, kol Kelvinas pasiūlė absoliutinę termodinaminę skalę.

Absoliuti Kelvino skalė

1848m.,KelvinasišŠkotijospasiūlė temperatūros skalę, kurioje 0 K laikomasabsoliučiu nuliu,kai negalimas joksmolekuliųjudėjimas.

Jis nesiūlė naujos gradacijos, tačiau pasiūlė perkelti Celsijaus skalės nulį. Vandens užšalimo temperatūra ~273 K, vandens virimo temperatūra ~373 K.Kelvinasyra standartinisSIsistemos temperatūrosmatavimo vienetas.NurodantSIvienetus nenaudojami specifiniai ženklai, todėl Kelvinai žymimi raide „K “ir nenaudojamas laipsnio ženklas „° “.

Mokslininkai naudoja Kelvino arba Celsijaus skalę. Temperatūrų skirtumas išmatuotas šiomis skalėmis sutampa.

Temperatūrų skirtumas:1 °F = 0,56 °C = 0,56 K