Първият термометър
Изобретяването на първия термометър се приписва на Херон от Александрия, любознателен инженер, смятан за най-великия експериментатор на древността.
Устройството му се състоеше от тръба с въздух, потопена в малка купа с вода. Когато термоскопът докосне студена или гореща повърхност, въздухът се свива или разширява, което води до промяна на нивото на водата.
Коя течност се използва в термометрите?
Изобретението на Галилей работи на същия принцип. Тези устройства обаче не само нямаха скала за измерване, но също така бяха чувствителни към промените във въздушното налягане. Желанието да се създаде устройство, чиито показания да се променят само поради промени в температурата, накара Джоузеф Делмедиго, ученик на Галилей, да изобрети първия течен термометър със скала.
Всички тела (при постоянно налягане) се разширяват при нагряване поради факта, че кинетичната енергия на атомите се увеличава, тоест атомите започват да се движат по-бързо, което води до увеличаване на разстоянието между тях. Увеличаването на размера е характерно както за твърди вещества, като железопътни релси, гумени гуми, така и за течности, като вода, алкохол, живак. Въпреки това, степента на разширение за градус на промяна на температурата е различна за всяко вещество. Тази константа за всеки материал се нарича коефициент на разширение.
Как да измерим температурата с живачен термометър: Важни правила
Защо в термометрите се използва живак?
Алкохолът е предпочитан пред водата поради простата причина, че има по-висок коефициент на разширение. Дори малки промени в температурата причиняват значителна промяна в нивото на алкохола. Алкохолът обаче е толкова чувствителен, че подобни промени го карат да се държи бурно. Нивата варират постоянно, дори при минусови температури. Тази капризност е объркваща, тъй като показанията се променят веднага, да речем дори ако извадите термометъра от съда с вряла вода, чиято температура искате да измерите. Веднага ще покаже температурата на новата среда.
За да избегне подобна ненадеждност, холандският изобретател Дани Фаренхайт замени алкохола с живак. Живакът има по-висок коефициент на разширение от водата, което означава, че промените в нивото му ще бъдат по-забележими от тези на водата. Но коефициентът на разширение на живака е шест пъти по-малък от този на алкохола.
Това означава, че живакът в запечатана тръба се разширява по-бавно от алкохола, но също така ще се свие по-бавно, ако термометърът се извади от съд с вряща вода. Това означава, че показанията стават по-точни и термометърът става по-надежден.
Как да измерим правилно температурата и какъв термометър да изберем?
Термометрите преди това изобретение са били уникални. Техните показания не отговарят на никаква стандартизирана скала. Фаренхайт обаче предложи скала, която беше приета от всеки производител на живак и за всеки тип термометър. Този преход към една скала не беше толкова труден, колкото изглежда, тъй като почти всички живачни термометри от онова време бяха направени от самия Фаренхайт. Скалата, която по-късно е леко модифицирана, сега носи неговото име.
Алкохол в термометрите
Алкохолът има и своите предимства. За разлика от живака, алкохолът е много по-евтин и не е толкова труден за получаване. Освен това е нетоксичен. Ако живачният термометър е счупен, тогава работата на лабораторията може да спре за няколко часа, тъй като вдишването на живак може да причини сериозни здравословни проблеми. От тази гледна точка алкохолът не представлява такава заплаха.
Нещо повече, точката на замръзване на алкохола е -115°C в сравнение с -40°C на живака. Това означава, че живачните термометри не могат да измерват температури под -40°C, температура, която не е необичайна в научните лаборатории или свръхпроводниковата индустрия.
