Укр Рус
Производство термометров
Термометры бытовые
Технические термометры
О температуре
Купить термометр
Контакты


Усе про температуру та термометри.

Температура. Відчуття тепла і прохолоди, спеки та холоду у людині грають велику роль в його житті. Однак поняття температура – важке і тонке поняття. Історію термодинаміки, власне кажучи, можна почати з винаходу Г. Галілеєм в 1592 р. простого пристрою - термоскопа. Людство повинно бути глибоко вдячно Галілею за його геніальну ідею - судити про зміни температури по змінам інших властивостей тіла. Сам Галілей запропонував вимірювати температуру по розширенню повітря. У його першому термоскопі свідчення спотворювались зміною барометричного тиску. Незабаром був винайдений газовий термоскоп постійного обсягу, він виявився значно більш чутливим і більш точним. Замість повітря трубку стали заповнювати рідиною: спочатку водою, потім спиртом і, нарешті, ртуттю. Ртуть виявилася настільки зручною, що один фізик XVIII століття заявив в пориві захоплення: «Безумовно, природа створила ртуть для виготовлення термометрів ...» Триста років тому флорентійські академіки відкрили, що у суміші води і льоду температура постійна. Через 50 років склодув Д. Фаренгейт встановив, що температура кипіння води залишається постійною, якщо тиск не змінюється. Ці дві постійні температурні точки дали можливість прокалібрувати термоскоп, що й перетворило його у термометр.

термометрПовітряний термоскоп постійного обсягу, винайдений в 1702 р. Повітря в кулі (його діаметр приблизно 8 см), ізольоване від зовнішнього повітря ртуттю, що знаходиться в нижній частині кулі і в вузькій трубці (її діаметр приблизно 1 мм). Тиск в кулі змінювалося, коли змінювалася температура. Відбувалося це практично при постійному обсязі повітря. Сучасні гелієві термометри працюють теж при постійному обсязі.

термометр

Рідинні термоскопи XVII в.
Двісті років тому прилади, що відзначали зміни температури, робилися красивими, але форма кульки у резервуара для рідини була невдала. Така форма уповільнює наступ термічної рівноваги між термоскопом і досліджуваним тілом. При заданому обсязі куля з усіх геометричних фігур має найменшу поверхню. «Кулька» сучасних рідинних термометрів - сплющені витягнутий циліндр. Перший час, щоб вимірювати висоту стовпчика рідини, що розширюється при нагріванні, ділили відстань між двома точками - від точки плавлення льоду до точки кипіння води - на довільне число рівних частин. У 1742 р. А. Цельсій запропонував ділити відстань між цими точками рівно на сто частин. Він позначив температуру плавлення льоду як сто градусів, а температуру кипіння води як нуль градусів. Але незабаром ці позначення поміняли місцями. Цією шкалою користуються вже понад 200 років майже в усьому світі. Вона зручна, проста і практична.

Що ж показує термометр? Здається, що це всім ясно - температуру! А що таке температура? Дуже добре сказав з цього приводу один фізик: «Набагато легше проводити вимірювання, ніж точно знати, що вимірюється». І майже три сотні років вимірювали всюди температуру, але тільки зовсім недавно, наприкінці XIX сторіччя, стало остаточно ясно, що таке температура. А справді, що ж показує термометр? Варто ще раз простежити, як виникло поняття «температура». Колись думали: якщо стає жарко, то це тому, що в тілі підвищується вміст теплороду. Латинське слово «температура» означало «суміш». Під температурою тіла розуміли суміш з матерії тіла і теплороду тіла. Потім поняття самого теплороду було відкинуто як помилкове, а слово «температура» залишилося.

Добрі дві сотні років в науці зберігалося дивне положення: випадково вибраним властивістю (розширення) випадково обраного речовини (ртуть) і шкалою, встановленою за випадково обраним постійним точкам (плавлення льоду і кипіння води), вимірювалася величина (температура), а сенс слова «температура », строго кажучи, нікому не був зрозумілий.

Але ж термометр все-таки щось показує? Якщо від відповіді вимагати необхідну строгість і точність, то на таке питання доведеться відповісти так: нічого, крім подовження в стовпчику нагрітої ртуті. Ну а якщо ртуть замінити іншим речовиною: газом чи яким-небудь твердим тілом, яке також розширюється при нагріванні - що буде тоді? Що будуть показувати побудовані на іншій основі термометри?

Уявімо собі, що такі термометри ми зробили. Одні з них ми заповнили ртуттю, повітрям, інші виготовили цілком з заліза, міді, скла. Точно встановимо на кожному термометрі постійні точки: в тане льоду 0°С, у киплячій воді 100°С.

Спробуємо тепер вимірювати температуру. Виявиться, що, коли повітряний термометр покаже, наприклад, 300°С, інші термометри показуватимуть: ртутний 314,1°С, залізний 372,6°С, мідний 328,8°С, скляний 352,9°С.

Яка ж із цих «температур» правильна: «повітряна», «ртутна», «залізна», «мідна» або «скляна»? Адже кожне з випробуваних нами речовин показує свою власну температуру.

Ще цікавіше повів би себе «водяний» термометр. У межах від 0 до 4°С він показував би при нагріванні-зниження температури.

Можна, звичайно, спробувати вибрати замість теплового розширення яке-небудь інша властивість речовини, змінюється при нагріванні. Можна, наприклад, побудувати термометри на основі зміни (при нагріванні) тиску пари рідини (наприклад, спирту), зміни електричного опору (наприклад, платини), термоелектрорушійної сили (термопара). У наш час такі термометри широко застосовуються в техніці.

За умови попередньої калібрування по двох постійним точкам такі термометри, наприклад, при 200°С будуть показувати: спиртові (по тиску пари) - 1320°С, платиновий (по опору) - 196°С, спай платини і сплаву її з родієм (термопара ) - 222°С.

Так яка ж з усіх цих різних «температур» справжня? Як і чим потрібно вимірювати температуру?

Перш ніж відповісти на ці питання, варто усвідомити собі найважливіше в них - їх точний зміст і сенс: «Чим потрібно вимірювати температуру?» Чому такий «простий» питання взагалі може виникати?

В яких одиницях ми вимірюємо довжину? У метрах. У чому ми вимірюємо обсяги? Можна вимірювати в літрах. Літр - це обсяг, рівний одному кубічному дециметру. А чим ми вимірюємо температуру? Ці питання абсолютно подібні, але відповіді на них принципово різні. Якщо ми зільєм в бочку кілька відер холодної води, то бочка буде заповнена водою. Сума обсягів води у відрах буде дорівнює обсягу бочки. Але скільки б холодної води ви ні влили в бочку, гарячої води при цьому не вийде. Міркування це зовсім не смішно і не наївно, і факт цей зовсім не очевидний сам собою. Це дуже важливий закон природи, до якого ми просто звикли, тому що знаємо його з досвіду. З декількох коротких палиць можна скласти одну довгу, з'єднавши їх між собою встик. Але не можна скласти температуру розжареного вугілля з печі і температуру шматка льоду. Розпечений вугілля від цього не стане більш гарячим.

Вимірювати температуру, подібно до того як вимірюють довжину, обсяг, масу, не можна тому, що температури не складаються. Неможлива така одиниця температури, якої можна безпосередньо вимірювати будь-яку температуру, подібно до того як метром вимірюють будь-яку довжину. Обсяг, довжина, маса - приклади екстенсивних (кількісних) властивостей системи. Якщо залізний стрижень розділити на кілька частин, температура кожної з них від цього не зміниться. Температура - приклад інтенсивних (якісних) властивостей системи. Безпосередньо встановити числове співвідношення між різними температурами неможливо і безглуздо.

Але ж вимірювати температуру необхідно. Так як же її вимірювати, якщо її не можна виміряти методом, придатним для вимірювання екстенсивних величин?

Для цього можливий тільки один шлях-використовувати об'єктивну зв'язок між температурою і будь екстенсивної величиною: зміною обсягу, довжини, відхиленням стрілки гальванометра і т.п.

Тому відповідь на питання: «Яка з перерахованих вище різних« температур »справжня?» - Може здатися з першого разу дивним: всі вони рівноправні. Будь властивість системи, залежне від температури, може бути вибрано для її характеристики та вимірювання.

Термодинаміка зуміла вказати спосіб і речовину, яка дозволяє здійснити температурні виміри найбільш доцільно. Це ідеальний газ. За його розширенню при постійному тиску або по зростанню тиску при постійному об'ємі можуть бути проведені найбільш доцільні вимірювання температури. При такому способі вимірювання незліченні вирази для будь-яких закономірностей в природі стають найбільш простими.

Але у ідеального газу є один суттєвий недолік: такого газу немає в природі.
 

Виробництво | Термометри побутові | Термометри технічні | Як замовити? | Контакти