Термометр Галилея: история про красивую науку
Фото: Flickr, Mugley
Галилео Галилей был знаменитым итальянским физиком, математиком, астрономом и философом, сыгравшим ключевую роль в развитии науки 16 века. Именно он впервые открыл, что плотность жидкости меняется в зависимости от снижения или повышения температуры.
Фото: Flickr, Tadek 
Фото: Flickr, Gingko
Термометр, прозванный в честь великого ученого, сделан из запаянного стеклянного цилиндра. Емкость наполнена жидкостью, в которой плавает несколько буйков. К каждому из буйков привязана бирка. В зависимости от температуры воды эти поплавки либо опускаются на дно, либо поднимаются под потолок сосуда. Однако с эстетической точки зрения термометр Галилео намного привлекательнее своей функциональности – он прекрасен сам по себе!
Фото: Flickr, Tuchodi 
Фото: Flickr, Kansas City Royalty
И хотя это устройство не было изобретено самим Галилео, его назвали в честь выдающегося итальянского ученого за то, что конструкция не существовала бы без открытий Галилео. Эти градусники начали делать в 17 веке как раз на основании научных трудов Галилео.
Фото: Flickr, Steve 2.0
Напомним, что на всех буйках есть этикетки. На каждой из этих бирок выгравированы цифра и символ градуса. Вес каждого поплавка четко отрегулирован и откалиброван. Подкрашенная жидкость в буйках играет свою отдельную роль в уравнивании веса поплавков, но для простого обывателя это в первую очередь очень красивое зрелище.
Фото: Flickr, Steve 2.0
Математический принцип, применяемый в термометре Галилео, действует в соответствии с правилом прямо пропорциональной зависимости. Узнать температуру по этому градуснику можно благодаря тому, что каждый буек наполнен жидкостью в разной мере, что влияет на среднюю плотность каждого поплавка. У предмета, плавающего выше всех, плотность ниже, чем у зависающего над самым дном. Но удельный вес этих буйков не сильно отличается от аналогичного параметра жидкости, в которой они пребывают.
Фото: Flickr, jhritz 
Фото: Flickr, anujraj
Когда температура в комнате падает, охлаждается и вода в термометре. Жидкость в емкости сжимается, а ее плотность повышается. И, как известно, тела, чья плотность меньше плотности окружающей их среды, стремятся вверх. Поэтому когда вода нагревается, буйки тонут, а когда в комнате становится прохладнее, поплавки всплывают под потолок колбы. В итоге температура воздуха определяется по самому нижнему буйку с соответствующей биркой.
Фото: Flickr, daisee 
Фото: Flickr, Rachel D 
Фото: Flickr, Anna Ghislaine
На этом видео можно понаблюдать за происходящим в этом устройстве в режиме замедленной съемки:
Термометр Галилео – настоящий образец воплощения красоты в научном мире. И хотя актуальность такого устройства в современном мире уже давно утрачена, этот градусник все еще можно встретить в некоторых квартирах ценителей оригинального интерьера.
Фото: Flickr, Matthew Boyle
Как работает термометр Galileo?
Основанный на термоскопе, изобретенном Галилео Галилеем в начале 1600-х годов, термометр на столе вашего коллеги называется термометром Галилео . Простой, довольно точный термометр, сегодня он в основном используется в качестве украшения. Термометр Galileo состоит из герметичной стеклянной трубки, наполненной водой и несколькими плавающими пузырьками. Пузырьки представляют собой стеклянные сферы, заполненные цветной жидкой смесью. Эта жидкая смесь может содержать спирт или просто воду с пищевым красителем. Советуем вам сайт компании http://mera-tek.ru, здесь вы сможете купить контактные термометры по очень низкой цене!
К каждому пузырьку прикреплена небольшая металлическая бирка, которая указывает на температуру. Число и символ степени выгравированы в теге. Эти металлические метки на самом деле являются калиброванными противовесами. Вес каждого тега немного отличается от других. Поскольку все пузырьки — это выдувное стекло, они не совсем одинакового размера и формы. Пузырьки калибруют, добавляя к ним определенное количество жидкости, чтобы они имели одинаковую плотность. Итак, после того, как взвешенные метки прикреплены к пузырькам, каждая из них очень незначительно отличается по плотности (отношению массы к объему) от других пузырьков, и плотность всех их очень близка к плотности окружающей воды.
Если вы прочитали этот вопрос , то вы знаете, что объект, погруженный в жидкость, испытывает две основные силы: нисходящее притяжение силы тяжести и восходящее растяжение плавучести. Это сила притяжения, которая заставляет работать этот термометр.
Основная идея заключается в том, что с изменением температуры воздуха за пределами термометра меняется температура воды, окружающей пузырьки. Когда температура воды изменяется, она либо расширяется, либо сжимается, тем самым изменяя свою плотность. Таким образом, при любой плотности некоторые пузырьки будут плавать, а другие тонут. Пузырь, который тонет больше всего, указывает приблизительную текущую температуру.
Рассмотрим этот пример:
Допустим, в термометре есть пять пузырьков:
- Синий пузырь, который представляет 60 градусов
- Желтый пузырь, который представляет 65 градусов
- Зеленый пузырь, который представляет 70 градусов
- Фиолетовый пузырь, который представляет 75 градусов
- Красный пузырь, который представляет 80 градусов
Синий пузырь (60 градусов) является самым тяжелым (самым плотным), и каждый последующий пузырь немного светлее, а красный — самым легким. Теперь допустим, что температура в комнате составляет 70 градусов. Поскольку окружающий воздух составляет 70 градусов, мы знаем, что вода внутри термометра также составляет около 70 градусов. Синие и желтые пузырьки (60 и 65 градусов соответственно) откалиброваны так, чтобы при этой температуре они имели более высокую плотность, чем вода, поэтому они тонут. Пурпурный и красный пузырьки имеют плотность ниже окружающей воды, поэтому они плавают в самой верхней части термометра. Поскольку калибровка зеленого пузырька соответствует 70 градусам, что соответствует температуре воды, он слегка опускается, поэтому он плавает чуть ниже пурпурного и красного пузырьков, что указывает на температуру в комнате!
Термометр Галилея
Термометр Галилея представляет собой запаянный стеклянный цилиндр, наполненный жидкостью, в которой плавают стеклянные сферические сосудики-буйки. К каждому такому сферическому поплавку прикреплена снизу золотистая или серебристая бирка с выбитым на ней значением температуры. В зависимости от размера термометра количество поплавков внутри бывает от 3-х до 11-ти. В настоящее время термометр представляет эстетическую ценность в качестве эффектного предмета интерьера.
Содержание
История изобретения
Название происходит от имени итальянского физика Галилео Галилея, который в 1592 году изобрел термоскоп, ставший прародителем всех термометров. Согласно одним источникам, сам Галилей имел весьма косвенное отношение к созданию этого прибора, который чаще используется в качестве сувенира [1] , по другим данным, мир этим изобретением конца 16 века обязан именно Галилею [2] [3] [4] .
Принцип действия
Поплавки по-разному наполнены жидкостью таким образом, что их средняя плотность различна: самая маленькая плотность у верхнего, самая большая – у нижнего, но у всех близка к плотности воды, отличаясь от неё незначительно. С понижением температуры воздуха в помещении соответственно понижается температура воды в сосуде, вода сжимается, и плотность её становится больше. Известно, что тела, плотность которых меньше плотности окружающей их жидкости, всплывают в ней. При понижении температуры в помещении плотность жидкости в цилиндре увеличивается и шарики поднимаются вверх один за другим, при повышении — опускаются. Такой эффект достигается за счет очень высокой точности изготовления термометров. Все шарики калибруются по температуре всплытия в интервале 0,4 °С. Диапазон температур, измеряемых термометром, находится в районе комнатной температуры: 16-28°, шаг: 1 °С. Текущее значение температуры определяется по нижнему из всплывших шариков.
См. также
Примечания
- ↑Термометр Галилея
- ↑Histoire littéraire d’Italie, Volume 11 Par P. L. Ginguené,Francesco Saverio Salfi
- ↑Inventions
- ↑The origin of meteorology goes back to 350 BC
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
- Измерительные приборы
- Интерьер
- Дизайн
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Термометр Галилея» в других словарях:
Термометр — (греч. θέρμη тепло; μετρέω измеряю) прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров: жидкостные механические электрические оптические газовые инфракрасные Содержание … Википедия
Термометр — Термометр: 1 резервуар с ртутью; 2 капилляр, по положению ртути в котором отсчитывают показания; 3 шкала. ТЕРМОМЕТР (от термо. и греческого metreo измеряю), прибор для измерения температуры посредством его контакта с исследуемой средой. Первые… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Термометр* — 1) История T. Изобретателем Т. надо считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но ученики Галилея, Нелли и Вивиани, свидетельствуют, что уже в 1597 г. он устроил нечто вроде термобароскопа. Галилей изучал в это… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Термометр — 1) История T. Изобретателем Т. надо считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но ученики Галилея, Нелли и Вивиани, свидетельствуют, что уже в 1597 г. он устроил нечто вроде термобароскопа. Галилей изучал в это… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Галилей, Галилео — Галилео Галилей Galileo Galilei Портрет Галилео Галилея (1635) кисти … Википедия
Важнейшие открытия в физике — История технологий По периодам и регионам: Неолитическая революция Древние технологии Египта Наука и технологии древней Индии Наука и технологии древнего Китая Технологии Древней Греции Технологии Древнего Рима Технологии исламского мира… … Википедия
научная революция — Общая характеристика Отрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника Об обращениях небесных сфер (De Revolutionibus), т.е. с 1543 г., до деятельности Исаака Ньютона, сочинение которого Математические начала натуральной… … Западная философия от истоков до наших дней
Развитие естествознания в Западной Европе в XVI и первой половине XVII в. — В XVI и особенно в первой половине XVII в. в развитии науки наступает . В ходе упорной борьбы со схоластикой и религиозным мировоззрением вырабатываются новые, научные методы исследования явлений природы и делаются открытия, заложившие фундамент… … Всемирная история. Энциклопедия
История физики — История науки … Википедия
Хронология изобретений человечества — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
Термометр Галилея: история и принцип действия
Термометр получил свое название от слияния двух греческих слов – «тепло» и «измерить». Без этого прибора не обходится ни один дом или квартира, ведь каждому хочется знать, какая температура в данный момент за окном или в комнате. Но не все знают, что до изобретения термометра были другие попытки создания средств измерения температуры, об одном из них и пойдет речь в этой статье.
История
Своим появлением на свет термометр обязан великому ученому и изобретателю, родившемуся в середине XVI века на Апеннинском полуострове, – Галилео Галилею. Он сделал много открытий, в том числе доказал, что земной шар вращается вокруг своей оси.
В результате опытов Галилей сделал вывод, что температура окружающей среды влияет на плотность жидкости. То есть чем теплее вокруг, тем раствор любой жидкости имеет меньшую плотность и наоборот. Если температура понижается, то жидкость становится более вязкой. В 1592 году ученый придумал устройство, измеряющее температуру жидкости, впоследствии получившее название термоскоп.
Данное приспособление стало родоначальником всех термометров, которые мы сейчас имеем.
Некоторые историки сомневаются, что Галилей имеет отношение к данному прорыву в науке, другие же твердо убеждены, что именно этот великий ученый придумал данный прибор.
Отличительной особенностью данного термометра является то, что на нем отсутствует шкала измерения. Он работает по физическому закону о выталкивании тел из различных жидкостей, открытому еще Архимедом. В отличие от современных градусников он не нуждается в наполнении спиртом или ртутью, для него вполне подходит и вода. Заполнять шарики различной краской совсем необязательно. Это сделано, скорее, для наглядности, чем для практических целей.
Принцип действия
Само устройство имеет вид цилиндра, наполненного водой, внутрь которого помещены шарики с жидкостью различного цвета. К данным сферам прикреплены пластинки с цифрами, указывающими на показания температуры. Бирки могут быть золотистыми или серебристыми. Шары заполнены жидкостью с примерно одинаковой плотностью, но стальные пластинки делают массу сфер различной: минимальная – у поплавка, находящегося в верхней части сосуда, и максимальная – у нижнего. Но в целом жидкость внутри шаров имеет плотность приблизительно одинаковую с водой.
Принцип работы термоскопа не очень сложный. В случае изменения температуры в помещении начинает меняться и температура в сосуде. В этом случае поменяется и плотность воды в цилиндре.
Еще в Древней Греции было известно, что предметы, имеющие меньшую плотность, чем окружающая их жидкость, как бы выныривают. Из этого можно сделать вывод, что при снижении температуры в комнате вязкость жидкости в сосуде становится больше, и поплавки с бирками начинают двигаться по направлению вверх. Если станет теплее, они будут опускаться. Реальные показания температуры в данный момент времени определяются по шарику, находящемуся в нижней части цилиндра.
Точность такого измерения довольно приличная. Этого добились путем тарирования сфер с жидкостью шагом от 0,1 до 0,4°С.
Измерить тепло данным градусником можно только при температуре от 16 до 28 градусов Цельсия. Число шаров внутри сосуда колеблется от 4 до 16, это зависит от размеров термометра.
Правила применения
Инструкция по пользованию термометром Галилея очень проста:
заносим его в помещение с комнатной температурой;
наблюдаем за изменением положения сфер в цилиндре.
Располагать данный вид измерительного прибора следует вдали от окон, обогревательных и охлаждающих приборов. Если поставить его на подоконник, куда падает прямой солнечный свет или возле кондиционера, данные замеров будут искажены.
Сейчас вы вряд ли найдете человека, который пользуется термометром Галилея, чтобы измерить температуру в комнате. Данный прибор больше подойдет в качестве оригинального сувенира для родственников или друзей.