Termometras
Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Jei galite, prašome sutvarkyti šį puslapį. Tik tada bus galima ištrinti šį pranešimą.
Priežastys, dėl kurių straipsnis laikomas nesutvarkytu, aiškinamos straipsnyje Nesutvarkyti straipsniai.
Termometras – prietaisas matuojantis temperatūrą. Žodis termometras kilo iš dviejų graikų kalbos žodžių: thermo – šiluma ir meter – matas.
[taisyti] Termometro istorija
Termometrą išrado Galileo Galilėjus 1597 m. Tačiau šį išradimą dar buvo sunku vadinti termometru. Termometras tai prietaisas temperatūrai matuoti, o Galilėjaus termometras, mokslininkų vadinamas termoskopu, buvo be skalės. Jo termometras buvo padarytas iš stiklinės kolbos, pripildytos vandens. Vanduo, priklausomai nuo temperatūros, pakildavo arba nusekdavo. Toks termometras galėjo veikti tik esant teigiamai temperatūrai.
Pirmojo termometro su skale išradėju laikomas Sanktorijus. Jis 1615 m. termoskopui pritaikė sunumeruotų padalų skalę, taigi pagamino pirmąjį oro termometrą. Šio termometro tikslumas buvo labai menkas, nes jam nemažą įtaką turėjo atmosferos slėgis.
1709m. vokiečių fizikas Gabrielis Danielis Farenheitas pagamino alkoholio termometrą. 1714 m. Farenheitas alkoholį pakeitė gyvsidabriu. 1724 m. jis savo termometrui pritaikė ir skalę. Vandens užšalimo ir virimo temperatūros taškų skirtumą išradėjas padalijo į 180 laipsnių. Jo skalėje vandens virimo temperatūra buvo 212°F, o užšalimo temperatūra 32°F. Jei temperatūra pažymėta raide F vadinasi, vartojama Farenheito skalė. Tik nedaugelis šalių, tarp jų ir Jungtines Amerikos Valstijos, vartoja Farenheito skalę temperatūrai matuoti.
Švedų astronomas Andersas Celsijus 1742 m. pasiūlė skalę su fiksuotais atskaitos taškais. Joje vandens virimo taškas 0°C, o užšalimo taškas 100°C. Po kelių metų švedų gamtininkas Linėjus šią skalę pakeitė į atvirkštinę (užšalimo taškas 0°C, virimo taškas 100°C). Toks žymėjimas išliko iki šiol. Jei temperatūra pažymėta raide C, vadinasi, vartojama Celsijaus skalė. Mokslininkai ir dauguma pasaulio šalių vartoja Celsijaus skalę.
Dar vėliau, 1848 m., Kelvinas iš Škotijos pasiūlė absoliutinę Kelvino temperatūros skalę, kurioje 0 K laikomas absoliučiu nuliu, kai negalimas joks molekulių judėjimas. Vandens užšalimo temperatūra 273K, vandens virimo temperatūra 373K. Kai temperatūra žymina raide K, vadinasi, vartojama Kelvino skale. Šiuo metu Kelvinas yra standartinis SI sistemos temperatūros matavimo vienetas. 1°F=0,56°C= 0,56K
Iki termometro išradimo žmonės apie temperatūrą galėdavo pasakyti tik tai, jog yra šalta arba karšta. Šiai dienai turbūt tokios informacijos nepakatų ne tik mokslinikui, bet ir bet kuriam paprastam žmogui. Tačiau senaisiais laikais nebuvo jokių prietaisų, kurie galėjo įvertinti daiktų, skysčių ar žmogaus temperatūrą. Ir tokio prietaiso sukūrimo kelias buvo ilgas ir sudėtingas. Termometro istoriją reiktų pradėti nuo termodinamikos mokslo ištakų. 1592 m. G. Galilėjus sukonstravo paprastą įrenginį temperatūros matavimui ir pavadino jį termoskopu. Termoskopą sudarė nedidelis tuščiaviduris stiklinis rutulys (apie 8 mm diametro), kurio atviras galas buvo prilydytas prie stiklinio vamzdelio (apie 1 mm skersmens). Rutulį įkaitinus laisvas vamzdelio galas patalpinamas į vandenį. Rutuliui vėstant mažėja jo visuje esančio oro slėgis, todėl vanduo, veikiamas išorinio atmosferos slėgio ima kilti į viršų. Taigi mažėjant temperatūrai vanduo vamzdeliu kildavo į viršų, o temperatūrai didėjant – leisdavosi žemyn. Tačiau termoskopas neturėjo graduotos skalės, todėl kiekybiškai įvertinti temperatūra nebuvo galimybių. Be to, tokiu prietaisų buvo galima matuoti tik santykinį temperatūrų pokytį.
Vėliau Florencijos mokslininkai dar patobulino šį Galilėjaus termoskopą – pagamino paprastą skalę ir išsiurbė iš rutulio orą.
XVII amžiuje Florencijos mokslininkas Toričeli (Torricelli) orinį termoskopą pakeitė į spiritinį. Įrenginis buvo apverstas rutuliu žemyn, pašalintas indas su vandeniu, o stiklinis vamzdelis pripiltas spirito. Veikimo principas pagrįstas spirito plėtimusi jį kaitinant. Tokių būdu temperatūros parodymai nebepriklausė nuo atmosferos slėgio. Tai buvo vienas iš pirmųjų skysčių termometrų.
Tuo laiku termometrų parodymai tarpusavyje dar nebuvo lyginami. To ir negalėjo būti, nes dar neegzistavo jokia bendra skalių gradavimo sistema. 1694 m. Karlo Rinaldini (Carlo Rinaldini) pasiūlė temperatūros skalės gradavimui naudoti du atraminius taškus – vandens šalimo ir virimo temperatūras.
1714 m. D.G. Farenheitas (Gabriel Daniel Fahrenheit) pagamino gyvsidabrinį termometrą. Skalės gradavimui parinko tris taškus – druskos tirpalo užšalimo (0F), vidutinę žmogaus (100 F) ir druskos tirpalo užvirimo temperatūrą. Todėl pagal Fareinheito skalę grynasis vanduo užšala prie 32 F, o verda prie 212 F. Farenheito termometro skalė anglakalbėse valstybėse buvo naudojama iki pat XX amžiaus 70-tų metų, o JAV naudojama ir dabar.
Dar viena skalė buvo sudaryta prancūzo mokslininko Reomiūro 1730 m. Jis atlikinėjo eskperimentus su spiritiniu termometru ir priėjo išvados, jog termometro skalę galima graduoti pagal spririto šiluminį plėtimasi. Nustatęs, jog jo naudojamas spiritinis tirpalas, sumaišytas su vandeniu santykiu 5:1, plečiasi santykiu 1000:1080, kai temperatūra keičiasi nuo vandens užšalimo iki užvirimo, mokslininkas pasiūlė naudoti skalę, graduotą laispniais nuo 0 iki 80. Šiuo atveju nulis atitinka vandens užšalimo temperatūrą, o 80 – virimo temperatūrą.
1742 m. Švedijos mokslininkas A. Celsijus (Anders Celsius) pasiūlė naują skalę gyvsidabriniui termometrui – atkarpą tarp atraminių taškų sudalino į 100 laipsnių. Naujojoje skalėje vandens virimo temperatūra buvo laikoma 0 laipsnių, o šalimo – 100 laispnių. Tačiau tokio pavidalo skalė nebuvo labai patogi ir vėliau astronomas M. Štrėmėrovas ir botanikas K. Linėmas pasiūlė kritinių taškų žymėjimus apkeisti vietomis.
Bėgant metam naujų siūlomų skalių tik daugėjo – M.V. Lomonosovas pasiūlė naudoti skalę, sugraduotą į 150 laispnių tarp vandens šalimo ir virimo temperatūrų; I.G. Lambertas sukūrė orinį termometrą su skale 375 laipsniai – kur vienu laipsniu buvo laikoma 1/1000 oro tūrio išsiplėtimo dalis. Tokių skirtingų temperatūros skalių XVIII a. gale buvo netoli 20. Tačiau jų visų bendras bruožas tas, jog atraminiai taškai pasirinkti laisvai kaip kažkokio proceso savybės. XIX a. pradžioje anglų mokslininkas lordas Kelvinas (Kelvin) pasiūlė absoliutinę termodinaminę skalę. Tuo pačiu Kelvinas suformavo absoliutaus nulio sąvoką – juo buvo pavadinta temperatūra, prie kurios baigiasi šiluminis molekulių judėjimas. Pagal Celsijaus skalę ši temperatūra atitinka -273,6 laispnius.
Tokia pagrindinė termometrų ir temperatūros matavimo skalių vystymosi istorija. Šiais laikais buityje plačiai naudojamos Celsijaus ir Farenheito (daugiausia JAV) skalės, o moksliniuose darbuose – Kelvino skalė. Temperatūra matuojama skirtingais metodais, apremtais įvairių medžiagų šiluminiais efektais.
