Принято считать, что шкала должна была быть названа в честь Штремера и что она была названа Цельсием из-за ошибки, допущенной химиком Иоганном Якобом в его научной работе.
Содержание
Галилей считается изобретателем термометра: в его собственных работах нет описания этого прибора, но его ученики Нелли и Вивиани свидетельствуют, что он установил своего рода термобароскоп (термоскоп) уже в 1597 году. В то время Галилей изучал Герона Александрийского, который уже описал похожее устройство, но не для измерения градусов тепла, а для нагревания воды. Термоскоп представлял собой небольшую стеклянную сферу с приваренной к ней стеклянной трубкой. Сферу слегка нагрели, а конец трубки опустили в емкость с водой. Через некоторое время воздух в шаре охладился, его давление уменьшилось, и вода поднялась на определенную высоту под действием атмосферного давления в трубе. Более того, при нагревании давление воздуха в шаре увеличивалось, а уровень воды в трубке уменьшался, в то время как при охлаждении вода в трубке увеличивалась. Термоскоп мог предоставить информацию только об изменениях в степени нагрева тела: он не показывал числовое значение температуры, поскольку не имел шкалы. Уровень воды в трубе зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления. К 1657 году термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными. Они снабдили прибор шариковым балансом и откачали воздух из резервуара (воздушного шара) и трубки. Это позволило провести не только качественное, но и количественное сравнение температур тел. Затем термоскоп был модифицирован: Его перевернули вверх дном, вместо воды в трубку налили спирт, а резервуар удалили. Функционирование этого устройства было основано на расширении измерений, взяв в качестве «фиксированных точек» температуры самого жаркого летнего дня и самого холодного зимнего дня. Изобретение термометра также приписывается лорду Бэкону, Роберту Фладду, Санкториусу, Скарпи, Корнелиусу Дреббелю (Cornelius Drebbel), Порте и Саломону де Коссе, который позже писал и имел некоторые личные отношения с Галилеем. Все эти термометры были воздушными термометрами, состоящими из трубчатого сосуда с воздухом, отделенного от атмосферы столбом воды, так что показания были разными как для температуры, так и для давления воздуха.
Жидкостные термометры были впервые описаны в «Saggi di naturale esperienze fatte nell’Accademia del Cimento» от 1667 года, где они описаны как предметы, сделанные давным-давно искусными мастерами, «confia», которые нагревали стекло над паяльной лампой и делали из него чудесные и очень изящные предметы. Сначала эти термометры наполнялись водой, которая ломалась при замерзании; использование спирта для этих целей началось в 1654 году по предложению великого герцога Тосканы Фердинанда II. Флорентийские термометры не только проиллюстрированы в Saggi, но некоторые из них сохранились до наших дней в музее Галилея во Флоренции; их изготовление подробно описано.
Сначала учитель должен был разделить трубку на части, принимая во внимание ее относительный размер и размер сферы: Деления рисовались расплавленной эмалью на нагретой в лампе трубке, каждая десятая отмечалась белой точкой, остальные — черными. Обычно делают 50 делений, чтобы при таянии снега атмосфера не опускалась ниже 10, а солнце не поднималось выше 40. Хорошие мастера делали такие термометры настолько хорошо, что при одинаковых условиях все они давали одинаковые показания температуры, но этого нельзя было добиться, если трубка делилась на 100 или 300 частей для большей точности. Термометры заполнялись путем нагревания сферы и окунания конца трубки в спирт, а заканчивалось заполнение стеклянной воронкой, конец которой тонко оттягивался и свободно вставлялся в довольно широкую трубку. После того, как количество жидкости было отрегулировано, отверстие пробирки запечатывалось «сургучом». Из этого следует, что хотя эти термометры были большими и могли использоваться для определения температуры воздуха, они все же были непрактичны для других, более разнообразных экспериментов, а марки различных термометров были несопоставимы.
Жидкостные термометры
Жидкостные термометры основаны на принципе, согласно которому объем жидкости (обычно ртути или спирта) в термометре изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.
В связи с запретом на использование ртути во многих сферах применения ведется поиск альтернативных наполнителей для бытовых термометров. Например, одним из таких заменителей может быть сплав галинстан.
Чтобы удалить литую ртуть из разбитого термометра, см. статью Обезуглероживание.
Механические термометры
Этот тип термометра работает по тому же принципу, что и жидкостный термометр, но датчик обычно представляет собой металлическую спираль или биметалл.
Преимущество этого прибора в том, что он может измерять температуры, близкие к абсолютному нулю, и имеет диапазон измерения о т-271 до +1000 градусов. Это довольно сложное устройство, которое редко используется в лабораторных измерениях.
Жидкостный термометр
— Стеклянный термометр — это термометр, который вы видите почти везде. Жидкостные термометры могут использоваться как в бытовых, так и в технических целях (например, термометр ttj — технический жидкостный термометр). Жидкостный термометр работает по простейшей схеме: при изменении температуры изменяется и объем жидкости в термометре, при повышении температуры жидкость расширяется и поднимается, а при понижении — наоборот. В жидкостных термометрах обычно используется либо спирт, либо ртуть.
Он работает по принципу, согласно которому давление газа, пара или жидкости в замкнутом объеме изменяется в зависимости от температуры. Манометрический термометр состоит из собственно манометра, термостата и гибкого капилляра. В зависимости от среды манометрические термометры делятся на газовые (TPG, TDG), жидкостные (TPZ, TJ) и парожидкостные (термометры TPP). Манометрические термометры могут измерять температуру в диапазоне о т-60 до +600°C, поэтому их можно использовать во взрывоопасных зонах.
Во время работы термопара манометрического термометра вставляется в измеряемую среду. Нагрев увеличивает давление внутри герметичного объема термопары, которое измеряется манометром. Шкала манометра разделена на единицы измерения температуры (градусы Цельсия). Манометрические термометры могут использоваться во взрывоопасных средах.
Термометр сопротивления
работает благодаря известному свойству тел изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры. У металлических термометров сопротивление увеличивается почти линейно с ростом температуры. В полупроводниковых термометрах, напротив, сопротивление уменьшается.
Металлические термометры сопротивления состоят из тонкой медной или платиновой проволоки, заключенной в электрически изолирующую оболочку.
Принцип действия термоэлектрических термометров
Он основан на свойстве двух разнородных проводников генерировать термоэлектрическую силу при нагревании соединения. В этом случае проводники называются термопарами, а вся конструкция — термоэлементом. В этом случае величина термоэлектрической силы термопары зависит от материала, из которого изготовлены термопары, и разницы температур между горячим и холодным контактом. Поэтому при измерении температуры горячего спая температура холодного спая либо стабилизируется, либо корректируется с учетом температурных изменений.
С помощью таких устройств температуру можно измерять дистанционно — на расстоянии нескольких сотен метров. В этом случае только очень маленький датчик температуры размещается в помещении, за которым ведется наблюдение, а индикатор — в другом помещении.
Сегодня невозможно представить себе жизнь без термометра. Конечно, вы также можете узнать температуру наружного воздуха из прогноза погоды. Но как узнать, сколько тепла находится в помещении, печи, сушильной камере или теплице? Термометр незаменим.
Механические
Принцип работы этого типа устройств также основан на расширении. Температура определяется расширением биметаллической ленты или металлической спирали.
Эти термометры чрезвычайно точны, надежны и просты в использовании.
Они не используются как отдельная, независимая модель, но часто применяются в автоматизированных системах.
Газовые
Газовый тип работает по тому же принципу, что и жидкостный. В качестве рабочей среды используется инертный газ.
Преимущество этого прибора в том, что он может измерять температуры, близкие к абсолютному нулю, и имеет диапазон измерения о т-271 до +1000 градусов. Это довольно сложное устройство, которое редко используется в лабораторных измерениях.
Электрические
Функционирование такого измерительного устройства связано с температурной зависимостью сопротивления используемого проводника. Известно, что сопротивление любого металла линейно зависит от количества тепла. Заменив металлические проводники полупроводниками, можно получить более точные измерения. Однако полупроводники практически не используются в таких устройствах, поскольку связь между свойствами полупроводника и уровнем тепла не может быть выражена линейно и практически невозможно откалибровать шкалу устройства.
Медь обычно выступает в качестве проводника и имеет температурные колебания о т-50 до +180 градусов Цельсия. Если взять другой рабочий металл, например, платину, то диапазон температур значительно расширяется о т-200 до +750 градусов Цельсия. Эти электрические датчики тепла используются в лабораториях, на испытательных стендах или на производственных предприятиях.
