Kas išrado termometrą?
Jau anksčiau išsiaiškinome šviesoforo spalvų kilmę, sužinojome, kad pasaulyje yra labai daug skirtingų rozečių ir aptarėme laiko atsukimo klausimą, šiandien atėjo eilė termometrui. Ar žinojote, jog Celsijaus skalę praktiškai pritaikė, o galima sakyti ir sukūrė, ne Celsijus?
Termoskopas
Pirmąjį termometrą galima sakyti sukūrė Galileo Galilei 1593 metais (skirtinguose šaltiniuose taip pat nurodomos 1592, 1596 ir 1597 metų datos), tačiau tai nebuvo tikras termometras, o greičiau termoskopas (pagrindinis paveiksliukas), be to jis neturėjo skalės. Termoskopui buvo panaudotas dar Archimedo sugalvotas principas apie kūnus, kurie panardinti į vandenį išstumia tam tikrą jo kiekį. Galileo termometrą sudarė kolba pripildyta vandens ir į ją patalpinta grupė objektų. Vandeniui šylant ar šalant keičiasi jo tankis, todėl prie skirtingų temperatūrų skirtingų tankių objektai kyla į viršų ar skęsta kolboje. Turbūt jūsų nenustebins, jog dabar tokie termometrai naudojami kambariui papuošti ir juos visai nesunku įsigyti internete.
Termoskopas buvo populiarus tarp to laikmečio mokslininkų, tačiau praktiškai nebuvo pritaikomas. Vis tik norėčiau atkreipti dėmesį, jog tai buvo pirmasis bandymas pamatuoti temperatūrą, kaip temperatūrą buvo matuojama iki to jokių duomenų nėra. Greičiausiai buvo naudojama tokia skalė: karšta, šilta, vėsu, šalta.
Pirmą praktiškai žmogaus kūno temperatūrai matuoti pritaikytą termometrą sukūrė Santorio Santorio 1612 metais (paveiksliukas). Jo veikimas aprašytas Santorio veikale Commentaria in artem medicinalem Galeni. Žmogus turėdavo kvėpuoti ant stiklinio burbulo ir Santorio galėdavo pažiūrėti žmogaus savijauta pagerėjo ar pablogėjo. Toks termometras buvo labai netikslus, be to matavimo rezultatams įtakos turėjo oro slėgis apie kurį, tuo metu dar niekas nežinojo.
1654 metais Ferdinand II, the Grand Duke of Tuscany sukūrė uždarą stiklo termometrą, kaip termometro pagrindinę medžiagą jis panaudojo spiritą iš vyno. Šildomas spiritas plėsdavosi ir kildavo termometro skale. Ferdinand skalė buvo padalinta į 50 padalų ir neturėjo nulio.
1657 metais Academia del Climento of Florence pirmą kartą termometrui buvo panaudotas gyvsidabris.
1665 metais Christiaan Huygens pasiūlė termometro skalei naudoti du atskaitos taškus: vandens užšalimo (ledo tirpimo) ir virimo temperatūras.
Niutono skalė
Apie 1700 metus Niutonas spręsdamas šilumos problemas sukūrė savo skalę. Jis pasirinko 20 atskaitos taškų nuo "šalto žiemos oro" iki "šviečiančių anglių virtuvės pečiuje". Deja, labai greitai jis nusivylė savo termometru. Niutono skalėje tirpstantis ledas reiškia 0, verdantis vanduo 33, o žmogaus kūno temperatūra gaunasi 12,14 laipsnio.
Rømer skalė
1701 metais danų astronomas Ole Christensen Rømer pasiūlė savo skalę. Aukščiausiu atskaitos tašku pasirinko verdantį vandenį ir jį pažymėjo 60 laipsnių. Žemiausiu atskaitos tašku jis pasirinko sūdyto vandens užšalimo momentą ir tik vėliau pastebėjo, jog nesūdytas vanduo užšąla aukštesnėje temperatūroje - 7.5 laipsnio. Žmogaus kūno temperatūra pagal Rømer skalę yra 26.82 laipsnio.
Fahrenheito skalė
1724 metais vokiečių fizikas Daniel Gabriel Fahrenheit (paveiksliukas) pasiūlė savo skalę. Savo versiją Farenheitas pasiūlė po susitikimo su Ole Rømer, kurio termometras neabejotinai įtakojo mokslininko sprendimą. Farenheitas nuliniu tašku pasirinko ledo, vandens, amonio chlorido ir druskos mišinį, o kitu tašku jis pasirinko savo žmonos kūno temperatūra, kuri buvo 96 °F. Farenheitas žinojo, kad Rømer skalėje ledo tirpimo temperatūra buvo 7.5, norėdamas panaikinti visus skaičius po kablelio, Farenheitas pasirinko 4 kartus didesnę skalę. Pagal mokslininko skalę ledo tirpimo temperatūra buvo 32 °F. Kalibruodamas termometrą tarp ledo tirpimo ir žmogaus kūno temperatūros jis atžymėjo 64 padalas. Vėliau kiti mokslininkai pastebėjo, jog vandens virimo temperatūra buvo beveik, bet nevisai tiksliai 180 laipsnių didesnė už ledo tirpimo, todėl pakoregavo skalę, kad skirtumas būtų lygiai 180 laipsnių, taip žmogaus kūno temperatūra tapo 98.6 °F.
Farenheito skalė paplito po angliškai kalbančias šalis.
Réaumur skalė
1730 metais prancūzų mokslininkas René Antoine Ferchault de Réaumur pasiūlė savo skalę. Jos sukūrimui jis naudojo tik vieną atskaitos tašką - tirpstančio ledo temperatūra yra lygi 0, tačiau termometro kalibravimui pasirinko labai įdomų metodą. Jis į mėgintuvėlį sugraduota tūkstančių padalų įpylė tokią vandens ir alkoholio mišinį, jog tirpstančio ledo temperatūra buvo lygi 1000 padalų, o verdančio vandens 1080. Deja, tuo metu gaminami gyvsidabrio termometrai buvo kalibruojami pagal du parametrus - tirpstančio ledo ir verdančio vandens, o mokslininko kalibravimo metodo gamintojai niekaip praktiškai negalėjo realizuoti, todėl iš tiesų skalė turi tik mokslininko pavardę, tačiau daugiau nieko bendro.
Réaumur didžiausia verte pasirinko skaičių 80, nes jis gražiai dalinasi į sveikas reikšmes: 80, 40, 20, 10, 5 (100 dalinasi tik į 50 ir 25).
Réaumur skalė buvo paplitusi visoje Europoje ypač Prancūzijoje, Vokietijoje taip pat Rusijoje.
Delisle skalė
1732 metais Petras Pirmasis pasikvietė pracūzų astronomą Joseph-Nicolas Delisle sukurti termometrą Rusijai. Delisle nuliu pasirinko verdančio vandens tašką ir termometrą su numeravo tūkstančio padalų tikslumu. Paprastai Delisle termometrai turėdavo 2400 padalų. 1738 metais Josias Weitbrecht patobulino Delisle sukurtą termometrą: nuliu jis pasirinko vandens virimo tašką, o ledo tirpimo pažymėjo 150. Žmogaus kūno temperatūra pagal Delisle gaunasi 94.8.
Delisle termometras gyvavo 100 metų Rusijoje.
Celsijaus skalė
1742 metais švedų astronomas Anders Celsius pasiūlė savo skalę. Nuliu pasirinko verdančio vandens tašką, o tirpstančio sniego - 100. 1744 Celsijaus mirties metais švedų botanikas Carolus Linnaeus (paveiksliukas) apvertė Celsijaus skalę ir termometrus užsakė savo šiltnamiams. Švedijos mokslinių prietaisų gamintojas, tokius termometrus pasiūlė ir kitiems savo klientams. Ši skalė tarp žmonių buvo vadinama "šimtalaipsne" ir tik 1948 metais Comité international des poids et mesures patvirtino Celsijaus skalės pavadinimą.
Maksimumo minimumo termometras
1782 metais anglų mokslininkas James Six sukūrė labai įdomų prietaisą - termometrą galintį išmatuoti paros aukščiausią ir žemiausią temperatūrą. Jį sudaro U formos vamzdelis su dviem skalėmis, vienos gale yra alkoholis, o kitos vakuumas. Vamzdelio U apačioje yra gyvsidabris, kuris stumdomas besiplečiančio alkoholio. Judėdamas gyvsidabris stumdo dvi mažas plienines žymes, kurios ir užfiksuoja didžiausius pokyčius nuo paskutinio paleidimo.
Kelvino skalė
1848 metais fizikas Lordas William Thomson Kelvin publikavo savo darbą On an Absolute Thermometric Scale, kuriame jis kalbėjo apie būtinybę nustatyti absoliutų nulį. Tuomet jis apskaičiavo, jog absoliutus nulis yra −273 °C. Kelvinas nesiūlė naujos skalės, o pasinaudojo Celsijaus. Jo idėjos sulaukė didelio palaikymo tarp mokslininkų ir vėliau kelvinas buvo patvirtintas kaip standartinis SI temperatūros matavimo vienetas.
Rankine skalė
1859 metais škotų fizikas William John Macquorn Rankine pasiūlė skalę, kur kaip ir Kelvino atveju nulis reiškė absoliutų nulį. Galima sakyti, jog Rankine irgi nesukūrė naujos skalės, o pasinaudojo Farenheito skale. Ledo tirpimo temperatūra 491.67, vandens virimo 671.67, o žmogaus kūno 557.91 laipsniai. Tačiau ši skalė nesulaukė net gi palaikymo tose šalyse kur naudojami farenheito termometrai.
Medicininis termometras
1866 metais anglų daktaras seras Thomas Clifford Allbutt sukūrė medicininį termometrą. Kuo jis buvo ypatingas? Pirmiausia jis buvo mažas tik ~6 colių (15.24 cm), bet svarbiausia tikslią temperatūrą sugebėdavo nustatyti per 5 minutes, tuo tarpu kai visiems kitiems mokslininkų iki to laiko naudotiems termometrams reikėdavo nemažiau nei 20 minučių.
Termometras šiandien
O pabaigai palikau keletą pikantiškų detalių.
Įvairiose šalyse įvairiais laikais buvo naudojamos įvairios skalės. Pirmoji šalis visiškai atsisakiusi kitų skalių ir pasirinkusi Celsijaus buvo Prancūzija 1790 metais. Maždaug iki 1970 metų daugelis šalių nusprendė susivienodinti matų sistemas, kad būtų paprasčiau tarpusavyje bendrauti ir perėjo prie Celsijaus skalės įskaitant ir Kanadą, Australiją, Naująją Zelandiją anksčiau naudojusias tik Farenheito. Farenheito skalę ir toliau naudoti nusprendė tik JAV, Belizas, Burma, Liberija ir keletas kitų šalių. Taigi Celsijaus skalė yra plačiausiai naudojama temperatūrai matuoti. Kelvino skalė yra naudojama išimtinai mokslininkų ir čia reiktų atkreipti dėmesį, jog JAV mokslininkai taip pat linkę rinktis Kelvino, o ne kokią nors kitą skalę.
Patobulėjus matavimo prietaisams paaiškėjo, jog iš tiesų ledo tirpimo temperatūra yra ne 0 °C, o 0,01 °C. Patikslinta buvo ir absoliutaus nulio temperatūra jinai yra ne −273 °C, o −273.15 °C, taigi gaunasi, jog ledo tirpimo temperatūra yra 273.16 K. Patikslinus pirmą atskaitos tašką buvo patikslintas ir antrasis, pasirodo vandens virimo temperatūra yra ne 100 °C, o 99.9839 °C, atitinkamai 373.1339 K.
Atsakant į temos klausimą - termometras nebuvo išrastas - jis buvo sukurtas. Termometras - tai daugelio mokslininkų darbo rezultatas.
Nuorodos
How does a Galileo thermometer work?
What is a Galileo Thermometer?
Why do we have so many temperature scales?
The History Behind the Thermometer
Kokia termometro atsiradimo istorija?