Termometr

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Termometr
Przyrząd służący do wyznaczania temperatury.
Różnice stopnia nagrzania ciała, czyli różnice wartości ich temperatury człowiek potrafi
jakościowo określić na podstawie swych wrażeń zmysłowych. Istnieją przypuszczenia, że
termoskopy, tzn. przyrządy do jakościowego porównywania temperatury ciała oparte na
zjawisku cieplnej rozszerzalności cieczy, znali już przed naszą erą Filon z Bizancjum i
Heron z Aleksandrii.
Potrzeba ilościowego i obiektywnego pomiaru temperatury zrodziła się właściwie dopiero
w XVII wieku. Znane już wtedy termoskopy z podziałką, a więc właściwie pierwsze
termometry które - począwszy od
Galileusza
- stosować szeroko zaczęto w
doświadczalnych badaniach procesów cieplnych, miały wiele bardzo istotnych wad.
Przede wszystkim podziałki ich były nanoszone w sposób zupełnie umowny i
indywidualny, a ponadto ich wskazania w dosyć istotny sposób zależały od warunków
zewnętrznych (np.ciśnienia atmosferycznego), tak że jako przyrządy pomiarowe miały
one dość ograniczoną użyteczność. Trudności te miały dwie zasadnicze przyczyny: nie
znano jeszcze praw rozszerzalności cieplnej ciał, a stałość temperatur zmian stanu
skupienia (przede wszystkim topienia lodu i wrzenia wody) była dopiero w trakcie
odkrywania, jeśli można to tak określić. Wielu uczonych stwierdziło doświadczalnie
stałość temperatur przemian stanu skupienia (np. Galileusz - temperatury wrzenia wody,
Newton - topienia śniegu).
W 1665 roku R. Boyle wyraził przypuszczenie, że temperatury topienia wszystkich ciał są
stałe. Stało się to podstawą do propozycji, którą w 1694 roku ogłosił C. Renaldini, aby za
podstawowe punkty skali wartości temperatury przyjąć temperatury topnienia lodu i
wrzenia wody. Tego rodzaju fakty i propozycje torowały drogę wprowadzeniu jednolitej
metody cechowania termometrów, nie rozwiązywały jednak kwestii zależności wskazań
termometrów od ich budowy i rodzaju użytej substancji, gdyż wciąż nie znano praw
rozszerzalności cieplnej ciał. Na początku XVIII wieku, w wyniku wielu prób, istniały już
nieliczne termometry o zgodnych wskazaniach. Były to jednak egzemplarze "
wyławiane
"
spośród wielu innych, które przypadkowo miały tę rzadką cechę. Gdańszczanin z
pochodzenia D. G. Fahrenheit był pierwszym, któremu udało się w 1709 roku pokonać
trudności techniczne i zbudować zgodne (nie z przypadku) w swych wskazaniach
termometry alkoholowe, a potem (w 1714 roku) także rtęciowe, które w niewiele
zmienionej postaci są powszechnie stosowane po dziś dzień. Jego sukcesy stały się rychło
znane najpierw w Europie Środkowej, a potem także w Rosji.
Fahrenheit cechował początkowo termometry wg 12-stopniowej skali Newtona z 1703
roku (0 stopni - temperatura topnienia śniegu, 12 stopni - temperatura ciała zdrowego
człowieka). W 1715 roku zmienił skalę, przyjmując za 0 - temperaturę topnienia
mieszaniny salmiaku z lodem (było to najniższa temperatura, jaką zdołał uzyskać) a za
96 - temperaturę ciała zdrowego człowieka. W 1725 roku Fahrenheit przyjął obiektywny
sposób cechowania termometru, zachowując początek skali (0), natomiast za drugi punkt
przyjął temperaturę wrzenia wody której to temperaturze przypisał wartość 212. Prace
Fahrenheita, którego należy uznać za właściwego wynalazcę termometru jako przyrządu
pomiarowego, miały fundamentalne znaczenie dla rozwoju dalszych badań nad
zjawiskami cieplnymi. Bez wynalazku termometru badania takie byłyby co najmniej
bardzo utrudnione. Fakt, że potem wprowadzono, obok skali Fahrenheita, również inne
skale (w 1730 roku R. F. Reaumur - skala 80 - stopniowa), miał już drugorzędne
znaczenie.
Spośród innego typu termometrów niż oparte na rozszerzalności cieplnej cieczy i gazów
wymienić należy przede wszystkim termoparę. Jest to obwód złożony z dwóch różnych
przewodów metalowych, w którym - jeśli spojenia przewodów mają różne temperatury -
powstaje ( wskutek zjawiska Seebecka) siła elektromotoryczna w przybliżeniu
proporcjonalna do różnicy spojeń. Po raz pierwszy termoparę jako termometr zastosował
H. V. Regnault w 1855 roku. Termometr oporowy (wskazujący temperaturę wg zmian
oporu elektrycznego) wynalazł w 1871 roku E. W. Siemens. Termometry różnego rodzaju
odgrywają dziś wielką rolę jako przyrządy pomiarowe w życiu codziennym, w medycynie i
technice przemysłowej. Po raz pierwszy termometru rtęciowego użyto do mierzenia
temperatury ludzkiego ciała w 1867 roku przez lekarza Thomasa Alibutta.
Japońscy uczeni skonstruowali najmniejszy termometr świata działający na
podobnej zasadzie jak tradycyjny termometr rtęciowy. Składa się on z cienkiej
rurki ze specjalnego rodzaju węgla wypełnionej galem o długości
dziesięciokrotnie mniejszej od grubości ludzkiego włosa, a mierzy temperatury
w zakresie od 50 do 500 stopni Celsjusza. Problemem jest odczyt. Można tego
dokonać jedynie za pomocą mikroskopu elektronowego, który jest jednak
większy od tradycyjnego termometru
[ Pobierz całość w formacie PDF ]