На
заре развития науки как таковой ученые судили о температуре тела по
непосредственному ощущению. И деления тех шкал были весьма
приблизительны: горячо, тепло, холодно. Точность таких шкал была весьма
невелика. Для доказательства попробуйте провести один небольшой
эксперимент, который настолько прост, что его можно провести в домашних
условиях.
Возьмите три тазика с водой: один с очень горячей,
другой с умеренно теплой, а третий с очень холодной. Взяли? Прекрасно!
Теперь ненадолго опустите левую руку в тазик с горячей водой, а правую
– с холодной. Через пару минут извлеките руки из горячей и холодной
воды и опустите их в тазик с теплой водой. Теперь спросите каждую руку,
что она "скажет" вам о температуре воды? Интересный ответ, да?
Вот
именно так раньше ученые и определяли температуру тел: на ощупь! И
длилось это довольно продолжительное время – до тех самых пор, пока
однажды Галилео Галилей в 1597 году взял стеклянную трубку с припаянным
к ней небольшим стеклянным шариком, немного подогрел шарик и открытый
конец трубки поместил в сосуд с водой.
Спросите,
зачем? Оказывается, все очень просто! Мы подогреваем шарик 1, воздух в
нем расширяется от нагрева и через трубку 2 выходит в атмосферу (не
весь, конечно). В результате помещения трубки с подогретым шариком в
сосуд с водой получается конструкция, которую мы видим на рисунке. Что
происходит потом? Воздух в шарике остывает до температуры окружающего
воздуха и при этом сжимается. А вода что делает? Правильно! Под
действием атмосферного давления вода из сосуда 3 поднимается по трубке
2 на некоторую высоту h. Эта конструкция позволяла Галилео судить о
степени нагретости тела: горячее, теплое или холодное оно. Правда, с
такой же точностью, что и измерения при помощи рук, хотя теперь можно
было претендовать на некоторую объективность измерений. У этого прибора
– термоскопa – есть один существенный недостаток: его показания зависят
от атмосферного давления. Таким образом, Галилей, сам того не зная,
положил начало термометрии.
В
таком виде галилеевский термоскоп просуществовал до 1657 года. В этом
самом году флорентийские ученые немного усовершенствовали термоскоп –
они добавили к нему шкалу из бусин и откачали из шарика воздух. Какой
прок, спросите? Да самый, что ни на есть насущный: в галилеевском
термоскопе всего две температуры: высокая и низкая, а у флорентийцев их
много: три с половиной бусины, пять бусин и т.п. Таким образом,
термоскоп стал значительно точнее и просуществовал в таком виде почти
полвека.
Примерно
в 1700 году флорентийский термоскоп взяли, да перевернули, налив в
трубку с шариком подкрашенный спирт, а сосуд выкинули за ненадобностью.
Это было новое слово в науке и технике – прибор перестал зависеть от
атмосферного давления. Получившийся прибор и есть термометр – т.е. 1700
год мы можем считать годом рождения привычного нам термометра! Правда,
тут же появилась проблема в согласовании шкал термометров. Каких только
"постоянных" точек не брали для шкал и как только их не градуировали.
В
1714 году голландский ученый Д. Фаренгейт сделал себе термометр сам, и
сам же придумал шкалу к нему. Он взял стеклянную трубку с шариком на
одном конце, налил туда ртути, откачал из нее воздух и запаял. Далее он
поместил свое детище в смесь льда и поваренной соли (самое холодное, но
еще жидкое вещество того времени) и обозначил высоту столбика ртути за
0 градусов. Потом он поместил свой термометр в тающий лед (обычный, без
соли) и надписал 32 градуса на шкале. Следующей точкой у Фаренгейта
была температура человеческого тела – 96 градусов (это число,
оказывается, прекрасно делится на 32). Температура кипения воды
получилась у него равной 212 градусам. В Англии и США до сих пор
используют эту шкалу.
В
1730 году французский физик Р. Реомюр предложил спиртовой термометр с
постоянными точками таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R). По его
шкале один градусбыл равен 1/80 разности температур кипения воды и
таяния льда (то есть градус Реомюра равен 5/4 градуса Цельсия).
Примерно
в это же время шведский астроном Андерс Цельсий использовал ртутный
термометр Фаренгейта с собственной шкалой, где температура кипения воды
была принята за 0 градусов, а таяния льда – за 100 градусов. Когда его
спросили об этой странности его шкалы, Цельсий с улыбкой парировал: "У
нас в Швеции довольно прохладно, и для избежания отрицательных
температур я и изобрел данную шкалу". Каково, а? А перевернули шкалу
Цельсия его же соотечественники: ботаник К. Линней и астроном М.
Штремер. Вот этот "перевернутый" термометр и получил широкое
распространение!
В
1848 году с произволом в выборе нуля отсчета температуры на шкалах
термометров было покончено английским физиком Вильямом Томсоном (Лордом
Кельвином), доказавшим существование абсолютного нуля температур.
Произведенные лордом расчеты дали цифру –273,15°С, а обозначил он эту
температуру, как и положено, за 0 градусов.
Примерно
в это же время Ренкен привязал абсолютную шкалу к шкале Реомюра
(специально для французов и русских). Да, да! Именно французов и
русских. Шкалой Реомюра пользовались в царской России до самой
революции 1917 года.
Приложил к делу изобретения шкал свою руку
и великий Исаак Ньютон: точку таяния льда он обозначил за 0 градусов, а
кипения воды – за 12.
Вы спросите, как все эти температуры
обозначаются? Пожалуйста: нуль градусов по шкале Реомюра обозначается
как 0 R, по Цельсию – 0 С, по Ньютону – 0 N, по Кельвину – 0 К и,
наконец, по Ренкену – 0 R. Если вам встречались в научных публикациях
обозначение температуры как °L, то не пугайтесь – это Кельвин в
масштабе десятичного логарифма. Вот так и появился на свет привычный
нам термометр.
|
