В начале XVIII в. для измерения степени нагретости тел при проведении опытов использовались знаменитые «флорентийские термометры», представлявшие собой улучшенный Торричелли вариант термоскопа Галилея. В 1702 г. Гийом Амонтон (1663—1703) применил конструкцию воздушного термометра (см. схему). Термометр Амонтона представлял собой стеклянную U-образную трубку, состоящую из короткого и длинного колен. Короткое колено заканчивалось резервуаром, в длинное колено наливалась ртуть. Температура определялась по высоте столба ртути в длинном колене. Исходя из принципа действия воздушного термометра, Амонтон сделал важнейший вывод о существовании абсолютного нуля температуры. По его представлению, объем воздуха в резервуаре при абсолютном нуле станет равным нулю. Термометр Амонтона не давал единообразной температурной шкалы, построение которой возможно лишь тогда, когда указываются постоянные температурные точки, являющиеся началом отсчета. Впервые температурную шкалу построил немецкий стеклодув Габриэль Даниэль Фаренгейт (1686—1736). Эта шкала используется в США и в настоящее время. За 0° Фаренгейт принял температуру смеси воды, льда и поваренной соли или нашатырного спирта. Тогда температура таяния чистого льда оказалась 32°F, а температура человеческого тела 96° F. Температура точки таяния льда использовалась для сверки термометров. В своих термометрах Фаренгейт применял спирт или ртуть. Рис. 2 з. Воздушный термо- Французский инженер Рене Антуан Фершо де метр Амонтона Реомюр (1683—1757) разработал другую темпера- 145 Раздел II. Основные направления классической науки турную шкалу. За точку отсчета он принял температуру таяния льда, один градус по его шкале соответствовал расширению спирта на 1/1000 объема. В этом случае точка кипения воды оказалась соответствующей 80°R. Шведский астроном Андерс Цельсий (1701—1744) предложил стоградусную шкалу с точкой «0», соответствующей кипению воды, и точкой «100», соответствующей ее замерзанию. «Перевернуть» шкалу предложили шведский ботаник Карл Линней (1707— 1788) и его соотечественник Мартин Штремер (1707—1770). Отметим, что идея взять в качестве опорных точек отчета при измерении температуру кипения воды и температуру таяния льда принадлежит X. Гюйгенсу и высказана им еще в 1655 г. Так возникли используемые сегодня температурные шкалы. В 1848 г. Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824—1907) создал термодинамическую шкалу, в которой абсолютный нуль соответствует — 273,2 К. Точки замерзания и кипения воды будут по этой шкале соответствовать 273,2 К и 373,2 К. Шкала Кельвина широко используется в науке, поскольку она более удобна для описания тепловых процессов и законов теплового излучения. Полезно помнить формулы пересчета значений температур: 1. Шкалы Цельсия и Фаренгейта Г С = (5/9) (t°F - 32°) 2. Шкалы Цельсия и Реомюра ГС = (5/4) t°R 3. Шкалы Цельсия и Кельвина ГС = Т°К-273°,2 Рене Реомюр Уильям Томсон В XVIII в число используемых температурных шкал было значительно больше. Так, в «Пирометрии» Ламберта приводится 19 температурных шкал. В России долгое время использовалась температурная шкала Жозефа Никола Делиля (1688—1768), работавшего в Петербурге с 1726 по 1747 годы. По шкале Делиля точка «0» соответствовала кипению воды, а таянию льда соответствовала точка 150°. Термометром Делиля оснащались геодезические станции и экспедиции, проводившие Генеральное межевание и составление генеральной карты Российской империи. Кроме эффекта расширения при нагревании, при построении современных термометров используются и другие эффекты, в частности, изменение электрического сопротивления тел, возникновение электродвижущей силы в сплаве определенных металлов (медь — константан, медь — никель).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Температура и температурные шкалы» з дисципліни «Історія науки»
