31 марта 2015 - Вы не скажете который ... градус?

В такой форме обычно вопрос задают, конечно, про время: не скажете, который час? Однако градусами, то есть температурой, люди интересуются, пожалуй, лишь немногим меньше, чем временем. Утро начинается с того, что мы смотрим, сколько градусов показывает термометр за окном.

 

Немаловажно и то, какую температуру может обеспечить в морозильной камере холодильник. Не говоря уж о том, что один из важнейших показателей здоровья человека — температура его тела. А ещё показатели температуры крайне важны химикам, металлургам, поварам, людям многих других профессий. Измеряют же температуру, как все знают, специальные приборы, которые называются термометрами. А вот всем ли известна их история? Оказывается, она весьма любопытна.

 

Горячо, тепло, холодно или очень холодно — можно определить и без термометра. Поэтому нет ничего удивительного, что в трактатах алхимиков встречаются, например, такие указания: «раствор нагревать до тех пор, пока может терпеть рука». Да и не только алхимикам, но и всем другим исследователям вплоть до конца XVI века приходилось определять температуру таким же способом, и, разумеется, очень приблизительно. Первый же термометр в 1592 году придумал великий итальянский учёный Галилео Галилей.

 

Кстати, почему-то о Галилее большинству людей в первую очередь известно то, что он изучал законы свободного падения тел на Пизанской падающей башне, что изобрёл телескоп, с помощью которого открыл спутники Юпитера, что поддерживал теорию Коперника, утверждавшего, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. И что от этой теории инквизиция заставила его публично отречься, однако, встав с колен, Галилей произнёс в сторону свою знаменитую фразу: «А всё-таки она вертится!» Но обязательно надо прибавить к списку великих свершений Галилея ещё и то, что он изобрёл термометр.

 

Конечно, у него были свои очень существенные недостатки, всё-таки это был первый в мире термометр. Устройство его оказалось предельно простым, но это была гениальная простота. Сам Галилей, правда, назвал свой прибор не термометром, а термоскопом. Термоскоп Галилея — это всего лишь маленький стеклянный шарик, к низу которого была припаяна изогнутая стеклянная трубка. Изогнутую часть — колено — заполняла вода. Когда шарик под действием температуры атмосферы охлаждался, внутри его уменьшалось давление. Поэтому в той части изогнутого колена, которая была припаяна к шарику, вода поднималась на некоторую высоту. При потеплении уровень воды в этом колене, напротив, падал.

 

Несмотря на столь остроумное простое решение, недостатки термоскопа Галилея очевидны и существенны. Прежде всего, у него не было шкалы, и потому можно было отмечать лишь сам факт понижения или повышения температуры. Но от подобной конструкции было уже рукой подать до усовершенствования, которое и сделал один из учеников Галилея — Эванджелиста Торричелли. Но случилось это уже через полвека.

 

Конструкция Торричелли получилась ещё проще. К тому же стеклянному шарику припаивалась не изогнутая, а прямая стеклянная трубка. Таким образом, шарик оказывался внизу прибора. Вместо воды в трубку заливался спирт, который при нагревании, как известно, расширяется. К трубке на равных расстояниях были припаяны бусинки — это была простейшая градуировка. Изобретение Торричелли получило название «флорентийского термометра» и вскоре стало известно во Франции и в Англии. Кстати, к тому времени уже появился и сам этот термин — термометр. Его ввёл в обиход голландский учёный Корнелиус Дреббель, который в 1636 году изобрёл собственный прибор для измерения температуры. Он был газовым — от нагревания в нём расширялся воздух, а на его шкале было восемь делений.

 

Однако какой-то системы при градуировке термометров ещё долго не было и показания приборов нельзя было согласовать друг с другом. Только в 1694 году итальянский учёный Карло Ренальдини предложил принять в качестве двух крайних точек отсчёта температуру таяния льда и температуру кипения воды. А детально это предложение было разработано лишь в 1724 году, когда свою шкалу предложил немецкий физик Даниэль Фаренгейт — знаменитую шкалу Фаренгейта. Интервал между точками таяния льда и кипением воды учёный разделил на 180 частей — градусов Фаренгейта. Но точка таяния льда на этой шкале не нулевая, а соответствует 32 градусам. Точка кипения — 212 градусам.

 

Далеко не всем идея Фаренгейта показалась удачной, и потому в 1732 году свою шкалу предложил французский учёный Рене Антуан Реомюр. За ноль градусов он принял температуру замерзания воды, а интервал между ней и точкой кипения разделил на 80 частей. Однако гораздо удобнее оказалась шкала шведского учёного Андерса Цельсия, предложенная им в 1742 году: он разделил точки таяния льда и кипения воды на 100 градусов. Поэтому шкала Реомюра не прижилась, а шкала Цельсия стала общеупотребительной, если не считать шкалу Фаренгейта, которой до сих пор пользуются в Соединённых Штатах Америки и некоторых других странах.

 

Для перевода градусов Фаренгейта в градусы Цельсия разработана специальная формула. Однако существует и ещё одна шкала, которую уже в 1848 году предложил английский физик Уильям Томсон, позже получивший за выдающиеся научные заслуги титул лорда Кельвина. В его шкале исходной точкой служит абсолютный нуль — температура, ниже которой нельзя охладить вещество. Она соответствует -273 градусам по Цельсию. Шкалой Кельвина пользуются при многих научных исследованиях. Но и сами термометры продолжали изобретать и совершенствовать.

 

В 1747 году, например, голландский учёный Питер ван Мушенбрек придумал прибор, предназначенный для измерения температуры плавления ряда металлов. В нём в качестве «рабочего тела» использовался железный брусок — ведь железо при высоких температурах тоже расширяется. А изобретатель шкалы Фаренгейта изобрёл заодно ртутный термометр. Ртуть быстро реагирует на повышение температуры и расширяется очень равномерно. Как раз ртутные термометры оказались самыми подходящими для измерения температуры тела. Однако сам Фаренгейт об этом ещё не думал, да и вообще первые медицинские градусники появились только в конце XIX века. Во-первых, они компактны, во-вторых, у них особая конструкция. Они «фиксируют » наивысшую температуру, и перед повторным использованием градусник приходится «стряхивать».

 

В наши дни существуют самые разные конструкции термометров, и предназначаются они для разных целей. Нагрев каких-либо деталей определяют, например, с помощью терморезисторов. Сопротивление этого прибора меняется с увеличением температуры, и соответственно в его электрической цепи изменяется сила тока, заставляющая двигаться стрелку на шкале прибора или цифры на цифровом индикаторе. В других термометрах используется принцип «термопары» — одна металлическая часть помещается в исследуемый объект, другая нет. От разницы температур в металлах возникает электрический ток, по величине которого и определяется температура.

 

А ещё есть термометры биметаллические, манометрические, инфракрасные, электронные… Но названия разные, а назначение одно — измерять температуру. Термометры побывали уже и в космосе, и на других планетах — измерили, например, температуры атмосферы Венеры. Они были установлены на автоматических межпланетных станциях.