Professor de física mokaeva n.i. a história da criação do termômetro mkou sosh g.p.

Megalov A.

A temperatura é um dos indicadores mais importantes que é usado em vários ramos da ciência natural e tecnologia. Na física e na química, é usado como uma das principais características do estado de equilíbrio de um sistema isolado, na meteorologia - como a principal característica do clima e do tempo, na biologia e na medicina - como a quantidade mais importante que determina as funções vitais.

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Legendas dos slides:

Apresentação sobre o tema: “História da invenção dos termômetros”

Termoscópio de Galileu Galilei Em 1592, Galileo Galilei criou o termoscópio. O termoscópio era uma pequena bola de vidro com um tubo de vidro soldado. A bola foi aquecida e a extremidade do tubo foi mergulhada na água. Quando a bola foi resfriada, a pressão dentro dela diminuiu e a água no tubo, sob a ação da pressão atmosférica, subiu até uma certa altura para cima. Com o aquecimento, o nível da água nos canos baixou. A desvantagem do aparelho era que ele só podia julgar o grau relativo de aquecimento ou resfriamento do corpo, já que ainda não tinha escala.

Termômetros florentinos Mais tarde, cientistas florentinos melhoraram o termoscópio de Galileu adicionando uma escala de contas a ele e bombeando ar para fora do balão. No século 17, um termoscópio de ar foi convertido em álcool pelo cientista florentino Torricelli. O dispositivo foi virado de cabeça para baixo, o recipiente com água foi removido e o álcool foi despejado no tubo. O funcionamento do aparelho era baseado na expansão do álcool quando aquecido - agora as leituras não dependiam da pressão atmosférica. Foi um dos primeiros termômetros líquidos. termômetro de Florença

Dois pontos extremos Naquela época, as leituras dos instrumentos ainda não eram consistentes entre si, pois nenhum sistema específico era levado em consideração na graduação das escalas. Em 1694, Carlo Renaldini propôs tomar a temperatura de fusão do gelo e o ponto de ebulição da água como dois pontos extremos.

Termômetro de mercúrio Fahrenheit Em 1714, DG Fahrenheit fez um termômetro de mercúrio. Na escala, ele marcou três pontos fixos: 32°F era o ponto de congelamento da solução salina, 96°F era a temperatura do corpo humano e 212°F era o ponto de ebulição da água. O termômetro Fahrenheit foi usado em países de língua inglesa até os anos 70 do século 20, e ainda é usado nos EUA.

Escala de Réaumur Outra escala foi proposta pelo cientista francês Réaumur em 1730. Ele fez experimentos com um termômetro de álcool e chegou à conclusão de que a balança pode ser construída de acordo com a expansão térmica do álcool. Tendo estabelecido que o álcool que ele usa, misturado com água na proporção de 5:1, se expande na proporção de 1000:1080, o cientista propôs usar uma escala de 0 a 80 graus. Tomando como 0° a temperatura de fusão do gelo, e como 80° o ponto de ebulição da água à pressão atmosférica normal.

Escala Anders Celsius Em 1742, Anders Celsius propôs uma escala para um termômetro de mercúrio, na qual o intervalo entre os pontos extremos era dividido em 100 graus. Nesse caso, a princípio, o ponto de ebulição da água foi designado como 0 ° e a temperatura de fusão do gelo como 100 °. No entanto, nesta forma, a escala acabou por não ser conveniente, e mais tarde o astrônomo M. Stremer e o botânico K. Linnaeus decidiram trocar os pontos extremos.

Vários termômetros e escalas M. V. Lomonosov propôs um termômetro líquido com escala de 150. I. G. Lambert criou um termômetro de ar com escala de 375 °, onde um milésimo da expansão do volume de ar foi tomado como um grau. Também houve tentativas de criar um termômetro baseado na expansão de sólidos. Assim, em 1747, o holandês P. Muschenbrug usou a expansão de uma barra de ferro para medir o ponto de fusão de vários metais.

Escala Kelvin Absoluta Nas escalas de temperatura discutidas acima, o ponto de referência era arbitrário. No início do século 19, o cientista inglês Lord Kelvin propôs uma escala termodinâmica absoluta. Ao mesmo tempo, Kelvin consolidou o conceito de zero absoluto, denotando a temperatura na qual o movimento térmico das moléculas para. Em Celsius, isso é -273,15 ° C.

Como era então Essa é a principal história do surgimento do termômetro e das escalas termométricas. Até o momento, são usados ​​termômetros com escala Celsius, Fahrenheit (nos EUA), bem como com escala Kelvin em pesquisas científicas.

Atualmente, a temperatura é medida por instrumentos, cujo funcionamento se baseia em várias propriedades termométricas de líquidos, gases e sólidos. Hoje, existem muitos dispositivos usados ​​na indústria, em casa, em pesquisas científicas - termômetros de expansão e equipamentos de laboratório, termômetros termoelétricos e de resistência, além de termômetros pirométricos que permitem medir a temperatura sem contato.

“Devemos aceitar, como uma das leis mais gerais do calor, que
"todos os corpos" comunicando-se livremente entre si e não sujeitos a
influências externas desiguais, adquirem a mesma temperatura,
o que o termômetro mostra.
Joseph Black
Compreensão intuitiva da temperatura
desenvolve desde os primeiros dias de nossas vidas. mas
as tarefas da ciência exigem cada vez mais
interpretações precisas do que percebemos com os sentidos.
Assim, uma etapa importante no desenvolvimento da teoria da
fenômenos foi identificar diferenças entre os conceitos
"calor" e "temperatura". O primeiro a claramente
formulou a ideia da necessidade de distingui-los,
era Blake. História interessante e informativa
e o uso de instrumentos de medição de temperatura -
termômetros.
Hoje, termômetros de líquidos e gases, semicondutores e
óptico. E a variedade de temperaturas introduzidas agora na ciência é grande:
distinguir entre temperatura de elétrons e íons, brilho e cor,
ruído e antena, etc.

Linha do tempo da criação do termômetro

Em 1597, Galileu Galilei apresentou o primeiro
observador de mudança
temperatura (termoscópio)
Em 1657, o termoscópio de Galileu foi
melhorado pelo florentino
cientistas.
Os pontos fixos do termômetro foram
instalada no século XVIII.
Em 1714, o cientista holandês D. Fahrenheit
fez um termômetro de mercúrio.
Em 1730, o físico francês R. Reaumur
ofereceu um termômetro de álcool.
Em 1848, o físico inglês William Thomson
(Lord Kelvin) provou a possibilidade
criando uma escala de temperatura absoluta.
William Thomson

Temperatura
Esta é uma grandeza termodinâmica que determina o grau de aquecimento do corpo. corpo,
com uma temperatura mais alta são mais aquecidos. De acordo com
segunda lei da termodinâmica, a transferência espontânea de calor é possível
apenas de corpos com temperatura mais alta para corpos com temperatura mais baixa. Capaz de
equilíbrio térmico, a temperatura se iguala em todas as partes arbitrariamente
Sistema complexo.
Uma medida de mudanças na temperatura corporal pode servir como uma mudança em qualquer
propriedades que dele dependem, como volume, resistência elétrica, etc.
A medida mais comum de temperatura é a variação de volume. Nisto
dispositivo termômetro foi fundado. O primeiro termômetro foi inventado por Galileu
por volta de 1600. Como uma substância termométrica, ou seja, um corpo,
expandindo quando aquecido, usou água. Para determinar
o termômetro de temperatura corporal é colocado em contato com o corpo; em
atingindo o termômetro de equilíbrio térmico mostra a temperatura do corpo.
Para alterar a temperatura, você pode usar o bimetálico
placa. Tal placa consiste em dois metais, por exemplo, tiras de
ferro e uma tira de zinco rebitada nele. Ferro e zinco expandem
desigualmente. Então, 1 m de fio de ferro quando aquecido a 100 graus
alonga em 1 mm e 1 m de fio de zinco em 3 mm. Portanto, se aquecido
chapa bimetálica, ela começará a se curvar em direção ao ferro.

Corpos diferentes se expandem de forma diferente quando aquecidos, então
A escala de um termômetro depende da substância termométrica. Para
para fins práticos, os termômetros são calibrados de acordo com os pontos de fusão
ou fervura ou algum outro, se apenas o processo
ocorreu a temperatura constante. O melhor
distribuição tem uma escala centígrada (ou escala Celsius,
em homenagem ao físico sueco que o propôs). Nessa escala
o gelo derrete a 0 graus e a água ferve a 100 graus, e
a distância entre eles é dividida em cem partes, cada uma das quais
contado como grau. Na Inglaterra e nos EUA, às vezes é usada uma escala
Fahrenheit, em que o ponto de fusão do gelo é 32
graus, e o ponto de ebulição da água é de 212 graus; na França - escala
Reaumur: 0 graus e 80 respectivamente.
Agora, alguns conselhos práticos.
Pegue tiras de ferro e zinco com cerca de 5 mm de espessura,
15-20 cm e 1 cm de largura. Conecte-os a cada 1,5-2 cm
rebites. Prenda uma extremidade do bimetal
placas e aquecê-lo sobre o gás. A placa vai dobrar.

A invenção do termômetro

Sobre o que é o calor, os cientistas começaram a pensar por muito tempo.
Até os antigos filósofos gregos ponderaram sobre essa questão. Mas
eles não podiam expressar nada além das suposições mais gerais.
Na Idade Média, quase nada razoável
Ideias. A teoria dos fenômenos térmicos começa a se desenvolver apenas
meados do século XVIII O impulso para o desenvolvimento desta doutrina foi
invenção do termômetro.
Muitos cientistas trabalharam na invenção do termômetro. O primeiro de
um deles foi Galileu Galilei. No final do século XVI. Galileu se interessou
eventos térmicos. Para medir o aquecimento de um corpo Galileu
decidiu aproveitar a propriedade do ar de se expandir quando
aquecimento. Ele pegou um tubo de vidro fino, uma extremidade do qual
terminou em uma bola, e baixou a outra extremidade aberta em um recipiente com
agua. Ao mesmo tempo, ele alcançou tal posição que a água
encheu parcialmente o tubo. Agora que o ar no balão aqueceu
ou resfriado, o nível de água no tubo baixou ou subiu, e
pelo nível da água era possível julgar o "aquecimento" do corpo.
O dispositivo de Galileu era muito imperfeito. Primeiro, ele não foi
graduada, nenhuma divisão foi aplicada ao tubo. Em segundo lugar,
o nível de água no tubo dependia não só da temperatura do ar em
bola de vidro, mas também na pressão atmosférica.

Aperfeiçoamento do termômetro

Depois de Galileu, muitos cientistas se dedicaram à invenção de dispositivos, com
que poderia ser usado para determinar o estado térmico dos corpos.
Gradualmente, a instrumentação foi aprimorada. Em meados do século XVII.
A Academia Florentina da Experiência propôs o dispositivo mostrado em
figura. O instrumento consistia em um tubo de vidro com
bola abaixo. A extremidade superior do tubo foi selada. Peça de bola e tubo
preenchido com álcool, e contas foram colocadas ao longo do tubo, formando uma escala
para leitura de temperatura. As leituras deste instrumento não dependiam mais
valores de pressão atmosférica.
Havia também outros termômetros. Em particular, um dos primeiros designers
foi o médico italiano Santorio, que usou seu aparelho para
medições de temperatura em pacientes. Este foi provavelmente o primeiro uso prático do termômetro.
Apesar dos avanços no projeto de termômetros, esses instrumentos foram
ainda são muito imperfeitos: nenhuma temperatura geral
escalas; para vários termômetros, foi definido arbitrariamente; diferente
termômetros mostraram sob as mesmas condições desiguais
temperatura.

termômetro Fahrenheit

Pela primeira vez termômetros práticos
começou a fazer um soprador de vidro mestre da Holanda
Fahrenheit no início do século 18 A essa altura, os cientistas
sabia que alguns processos físicos ocorrem
sempre no mesmo grau de calor.
O termômetro Fahrenheit parecia o mesmo que o moderno
termômetro simples. Como um corpo em expansão
Fahrenheit usou primeiro o álcool e depois o mercúrio em 1714.
Ele usou escalas diferentes.
Em sua última escala, os principais pontos de temperatura foram os seguintes:
1. a temperatura da mistura de água, gelo e sal de mesa é zero graus
2. A temperatura da mistura de gelo e água é de 32 graus. temperatura humana
corpo na escala Fahrenheit acabou sendo igual a 96 graus.
Fahrenheit considerou esta temperatura o terceiro ponto principal. Temperatura
O ponto de ebulição da água acabou sendo 180 graus em sua escala.
Os termômetros da Fahrenheit ganharam fama e entraram no
usar. A escala Fahrenheit foi usada em alguns países até
antes do nosso tempo

Réaumur e Celsius

Depois de Fahrenheit, muitas outras escalas foram propostas.
e projetos de termômetros. De todas essas escalas para a nossa
duas vezes vieram. Primeira escala: 0 graus - temperatura
uma mistura de água e gelo e 80 graus - o ponto de ebulição da água
foi proposto pelo cientista francês Réaumur em 1730
e leva seu nome. A segunda balança não está usando corretamente
o nome do astrônomo sueco Celsius. Celsius em 1742
propôs uma escala de temperatura centígrada, na qual para 0
graus foi tomado como o ponto de ebulição da água, e 100
graus é o ponto de fusão do gelo. Moderno
escala centígrada, chamada escala Celsius, foi
proposto um pouco mais tarde. Como você sabe, ela entrou
uso e uso atual.
Celsius já sabia que o ponto de ebulição da água e
O ponto de fusão do gelo depende da pressão do ar.
Após a invenção do dispositivo para medições térmicas da física
puderam começar a estudar fenômenos térmicos.

É curioso que…

... de fato, o astrônomo e físico sueco Celsius propôs uma escala,
em que o ponto de ebulição da água foi denotado pelo número 0, e o ponto
derretimento do gelo - o número 100. Um pouco mais tarde, a escala Celsius deu
visão moderna de seu compatriota Strömer.
...Fahrenheit estava pegando fogo com a ideia de fazer ele mesmo um termômetro quando leu
sobre a descoberta do físico francês Amonton, "que a água ferve
grau fixo de calor.
...no final do século XVIII, o número de escalas de temperatura atingiu duas dezenas.
... uma vez em laboratórios físicos eles usaram o chamado
termômetro de peso. Consistia em uma bola de platina oca,
preenchido com mercúrio, no qual havia um orifício capilar. Sobre
A mudança de temperatura foi julgada pela quantidade de mercúrio que flui do
furos.
...quando a temperatura da Terra cai apenas um grau
energia seria liberada, cerca de um bilhão de vezes maior do que
gerado anualmente por todas as usinas de energia do mundo.

Saída

O primeiro termômetro foi criado em
Galileu do século XVI
Mais difundido
escalas de temperatura recebidas
Fahrenheit e Celsius

Fontes usadas:
BI. Spassky "Física em seu desenvolvimento", M. "Iluminismo", 1979
“Física para os Jovens”, compilado por M.N. Alekseeva, M. "Iluminismo", 1980
A.A. Leonovich "Físico Caleidoscópio", M. "Bureau Kvantum", 1994
"Dicionário Enciclopédico de um Jovem Físico", M. "Pedagogia", 1984

slide 1

slide 2

Existem muitas escalas de temperatura, um aparelho para medir a temperatura foi criado há muito tempo e foi chamado de termômetro.

slide 3

A ideia intuitiva de temperatura se desenvolve desde os primeiros dias de nossa vida. No entanto, as tarefas da ciência exigem interpretações cada vez mais precisas do que percebemos por meio dos sentidos. Assim, uma etapa importante no desenvolvimento da teoria dos fenômenos térmicos foi a identificação da diferença entre os conceitos de "calor" e "temperatura". O primeiro a articular claramente a ideia da necessidade de distingui-los foi Black. A história da criação e uso de instrumentos de medição de temperatura - termômetros - é interessante e informativa. "Devemos aceitar como uma das leis mais gerais do calor que "todos os corpos" que se comunicam livremente entre si e não sujeitos a influências externas desiguais adquirem a mesma temperatura, que é indicada por um termômetro. Joseph Black Hoje, são conhecidos termômetros de líquido e gás, semicondutores e termômetros ópticos. E a variedade de temperaturas agora introduzida na ciência é grande: elas distinguem entre temperaturas de elétrons e íons, brilho e cor, ruído e antena, etc.

slide 4

Cronologia da criação de um termômetro Em 1597, Galileu Galilei inventou o primeiro dispositivo para observar mudanças de temperatura (termoscópio) Em 1657, o termoscópio de Galileu foi aperfeiçoado por cientistas florentinos. Pontos de termômetro permanentes foram estabelecidos no século 18. Em 1714, o cientista holandês D. Fahrenheit fez um termômetro de mercúrio. Em 1730, o físico francês R. Reaumur propôs um termômetro de álcool. Em 1848, o físico inglês William Thomson (Lord Kelvin) provou a possibilidade de criar uma escala absoluta de temperatura. William Thomson

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Esta é uma grandeza termodinâmica que determina o grau de aquecimento do corpo. Corpos que têm uma temperatura mais alta são mais quentes. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a transferência espontânea de calor só é possível de corpos com temperatura mais alta para corpos com temperatura mais baixa. Em um estado de equilíbrio térmico, a temperatura se iguala em todas as partes de um sistema arbitrariamente complexo. Uma medida de uma mudança na temperatura corporal pode ser uma mudança em alguma propriedade que depende dela, por exemplo, volume, resistência elétrica, etc. Na maioria das vezes, uma mudança no volume é usada para medir a temperatura. O dispositivo de termômetros é baseado nisso. O primeiro termômetro foi inventado por Galileu por volta de 1600. Como substância termométrica, ou seja, um corpo que se expande quando aquecido, nela foi utilizada água. Para determinar a temperatura corporal, o termômetro é colocado em contato com o corpo; quando o equilíbrio térmico é atingido, o termômetro mostra a temperatura do corpo. Para alterar a temperatura, você pode usar uma placa bimetálica. Essa placa consiste em dois metais, por exemplo, uma tira de ferro e uma tira de zinco rebitada a ela. Ferro e zinco se expandem de forma diferente. Assim, 1 m de fio de ferro, quando aquecido em 100 graus, aumenta em 1 mm e 1 m de fio de zinco - em 3 mm. Portanto, se uma placa bimetálica for aquecida, ela começará a se curvar em direção ao ferro. Temperatura

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Diferentes corpos se expandem de forma diferente quando aquecidos, então a escala de um termômetro depende da substância termométrica. Para fins práticos, os termômetros são calibrados em termos de pontos de fusão ou ebulição, ou outros, desde que o processo ocorra a uma temperatura constante. A mais comum é a escala centígrada (ou escala Celsius, em homenagem ao físico sueco que a propôs). Nesta escala, o gelo derrete a 0 graus e a água ferve a 100 graus, e a distância entre eles é dividida em cem partes, cada uma das quais é considerada um grau. Na Inglaterra e nos EUA, às vezes é usada a escala Fahrenheit, na qual o ponto de fusão do gelo é de 32 graus e o ponto de ebulição da água é de 212 graus; na França, a escala Réaumur: 0 graus e 80, respectivamente. Agora, alguns conselhos práticos. Pegue tiras de ferro e zinco com cerca de 5 mm de espessura, 15-20 cm de comprimento e 1 cm de largura e conecte-as com rebites a cada 1,5-2 cm. Prenda uma extremidade da tira bimetálica em uma morsa e aqueça-a sobre o gás. A placa vai dobrar.

Slide 7

Sobre o que é o calor, os cientistas começaram a pensar por muito tempo. Até os antigos filósofos gregos ponderaram sobre essa questão. Mas eles não podiam expressar nada além das suposições mais gerais. Quase nenhuma ideia razoável foi expressa na Idade Média também. A doutrina dos fenômenos térmicos começa a se desenvolver apenas em meados do século XVIII. O impulso para o início do desenvolvimento desta doutrina foi a invenção do termômetro. Muitos cientistas trabalharam na invenção do termômetro. O primeiro deles foi Galileu Galilei. No final do século XVI. Galileu se interessou por fenômenos térmicos. Para medir o calor de um corpo, Galileu decidiu usar a propriedade do ar de se expandir quando aquecido. Ele pegou um tubo de vidro fino, cuja extremidade terminava em uma bola, e baixou a outra extremidade aberta em um recipiente de água. Ao mesmo tempo, ele alcançou tal posição que a água encheu parcialmente o tubo. Agora, quando o ar na bola era aquecido ou resfriado, o nível da água no tubo descia ou subia, e o nível da água podia ser usado para julgar o “aquecimento” do corpo. O dispositivo de Galileu era muito imperfeito. Em primeiro lugar, não foi graduado, não foram aplicadas divisões ao tubo. Em segundo lugar, o nível de água no tubo dependia não apenas da temperatura do ar na bola de vidro, mas também da pressão atmosférica. A invenção do termômetro

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Aperfeiçoamento do termômetro Depois de Galileu, muitos cientistas se dedicaram à invenção de dispositivos com os quais seria possível determinar o estado térmico dos corpos. Gradualmente, a instrumentação foi aprimorada. Em meados do século XVII. A Academia Florentina da Experiência propôs o dispositivo mostrado na figura. O dispositivo era um tubo de vidro que terminava em uma bola na parte inferior. A extremidade superior do tubo foi selada. A bola e parte do tubo foram preenchidos com álcool, e contas foram colocadas ao longo do tubo, formando uma escala para leitura da temperatura. As leituras deste instrumento não dependiam mais do valor da pressão atmosférica. Havia também outros termômetros. Em particular, um dos primeiros designers foi o médico italiano Santorio, que usou seu aparelho para medir a temperatura dos pacientes. Este foi provavelmente o primeiro uso prático do termômetro. Apesar dos avanços no projeto de termômetros, esses instrumentos ainda eram muito imperfeitos: uma escala comum de temperatura não havia sido estabelecida; para vários termômetros, foi definido arbitrariamente; termômetros diferentes mostraram temperaturas diferentes sob as mesmas condições.

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Termômetro Fahrenheit Em sua escala mais recente, os principais pontos de temperatura eram os seguintes: a temperatura de uma mistura de água, gelo e sal de mesa é zero graus; a temperatura de uma mistura de gelo e água é 32 graus. A temperatura do corpo humano na escala Fahrenheit acabou sendo de 96 graus. Fahrenheit considerou esta temperatura o terceiro ponto principal. O ponto de ebulição da água era de 180 graus em sua escala. Os termômetros fabricados pela Fahrenheit ganharam fama e entraram em uso. A escala Fahrenheit foi usada em alguns países até hoje.Pela primeira vez, termômetros adequados para fins práticos começaram a ser feitos por um mestre soprador de vidro da Holanda Fahrenheit no início do século XVIII. A essa altura, os cientistas já sabiam que alguns processos físicos sempre ocorrem no mesmo grau de aquecimento. O termômetro Fahrenheit parecia o mesmo que um termômetro simples moderno. Como um corpo em expansão, Fahrenheit usou primeiro álcool e depois, em 1714, mercúrio. Ele usou escalas diferentes.

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Réaumur e Celsius Depois de Fahrenheit, muitas outras escalas e designs de termômetros foram propostos. De todas essas escalas, duas chegaram ao nosso tempo. A primeira escala: 0 graus - a temperatura de uma mistura de água e gelo e 80 graus - o ponto de ebulição da água foi proposto pelo cientista francês Réaumur em 1730 e leva seu nome. A segunda escala incorretamente leva o nome do astrônomo sueco Celsius. Celsius em 1742 propôs uma escala de temperatura centígrada, na qual 0 graus era considerado o ponto de ebulição da água e 100 graus como o ponto de fusão do gelo. A escala centígrada moderna, chamada escala Celsius, foi proposta um pouco mais tarde. Como você sabe, ele entrou em uso e é usado atualmente. Celsius já sabia que o ponto de ebulição da água e o ponto de fusão do gelo dependem da pressão do ar. Após a invenção do dispositivo para medições térmicas, os físicos puderam começar a estudar fenômenos térmicos.

slide 11

É curioso que ... ... de fato, o astrônomo e físico sueco Celsius propôs uma escala na qual o ponto de ebulição da água era indicado pelo número 0 e o ponto de fusão do gelo - pelo número 100. Um pouco mais tarde , a escala Celsius recebeu um visual moderno por seu compatriota Strömer. ... Fahrenheit se empolgou com a ideia de fazer ele mesmo um termômetro quando leu sobre a descoberta do físico francês Amonton, "que a água ferve a um grau fixo de calor". ...no final do século XVIII, o número de escalas de temperatura atingiu duas dezenas. ... uma vez em laboratórios físicos eles usaram o chamado termômetro de peso. Consistia em uma bola de platina oca cheia de mercúrio, que tinha um orifício capilar. A mudança na temperatura foi julgada pela quantidade de mercúrio que flui para fora do buraco. … com uma diminuição da temperatura da Terra em apenas um grau, seria liberada uma energia cerca de um bilhão de vezes maior do que a gerada anualmente por todas as usinas do mundo.

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A temperatura é uma grandeza física que caracteriza a energia cinética média das partículas de um sistema macroscópico em estado de equilíbrio termodinâmico. Em um estado de equilíbrio, a temperatura tem o mesmo valor para todas as partes macroscópicas do sistema.

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Tomemos três xícaras fundas, uma das quais conterá água muito fria, a outra quente, e a terceira água de um decantador que está no quarto há muito tempo. Segure uma mão em água quente por um tempo e a outra em água fria. Depois disso, abaixaremos as duas mãos em um prato de água de um decantador. Sentiremos que a mesma água para uma mão será mais quente do que para a outra. Essa experiência mostra que a sensação de calor pode ser enganosa, e a temperatura corporal não pode ser determinada de forma confiável com a ajuda dos sentidos. É aqui que um termômetro vem a calhar. Quando a temperatura de um corpo muda, algumas de suas propriedades, como o volume, mudam. Esta é a base do termômetro. Vamos fazer um experimento

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No final do século XIX, foi estabelecido que a temperatura caracteriza o estado de equilíbrio térmico de um sistema macroscópico e a intensidade do movimento térmico de suas partículas. Ao mesmo tempo, provou-se que: quando corpos com temperaturas diferentes entram em contato, a energia sempre se transfere de um corpo com temperatura mais alta para um corpo com temperatura mais baixa; todos os corpos em equilíbrio térmico entre si têm a mesma temperatura.

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Termoscópio de Galileu A história da termodinâmica começou quando, em 1592, Galileu Galilei criou o primeiro instrumento para observar mudanças de temperatura, chamando-o de termoscópio. Mais tarde, cientistas florentinos melhoraram o termoscópio de Galileu adicionando uma escala de contas a ele e bombeando ar para fora da bola.

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Termoscópio O termoscópio era uma pequena bola de vidro com um tubo de vidro soldado. A bola foi aquecida e a extremidade do tubo foi mergulhada na água. Quando a bola foi resfriada, a pressão dentro dela diminuiu e a água no tubo, sob a ação da pressão atmosférica, subiu até uma certa altura para cima. Com o aquecimento, o nível da água nos canos baixou. A desvantagem do aparelho era que ele só podia julgar o grau relativo de aquecimento ou resfriamento do corpo, já que ainda não tinha escala.

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A Experiência do Termoscópio De particular interesse é a experiência do termoscópio de Galileu, que também remonta ao período de Pádua, por volta de 1597, tanto no projeto quanto na implementação do experimento. A experiência é a seguinte. As mãos aquecem um frasco do tamanho de um ovo; o frasco tem um gargalo longo e fino, como um talo de trigo, abaixado em uma tigela de água. Se você remover as mãos do frasco, a água da tigela enquanto o vaso esfria começará a subir para o gargalo. Benedetto Castelli, ex-aluno de Galileu, escreve em 1638: "Esse efeito foi usado pelo já mencionado signor Galilei para fazer um instrumento para determinar o grau de calor e frio". A possibilidade de medir o grau de calor e frio não teria ocorrido a Galileu, pois, segundo seus ensinamentos, frio e calor são propriedades diferentes misturadas na matéria. Galileu ensinou, e mais tarde (em 1623) escreveu diretamente em Saggiatore (Assayer), que o frio não é uma qualidade positiva, mas apenas a ausência de calor, o frio não reside na matéria, mas em um corpo sensível.

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O primeiro termômetro líquido No século 17, um termoscópio de ar foi convertido em um termômetro de álcool pelo cientista florentino Torricelli. O dispositivo foi virado de cabeça para baixo, o recipiente com água foi removido e o álcool foi despejado no tubo. O funcionamento do aparelho era baseado na expansão do álcool quando aquecido - agora as leituras não dependiam da pressão atmosférica. Foi um dos primeiros termômetros líquidos. Naquela época, as leituras dos instrumentos ainda não eram consistentes entre si, pois nenhum sistema específico era levado em consideração na calibração das balanças.

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Termômetros florentinos O design do termoscópio foi tão aprimorado por Torricelli e membros da Academia de Experimentos e provou ser tão conveniente para várias aplicações que no século XVII os "termômetros florentinos" ficaram famosos. Eles foram introduzidos na Inglaterra por Boyle e difundidos na França graças ao astrônomo Bullo (1605 ... 1694), que recebeu tal termômetro como presente de um diplomata polonês.

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O termômetro de Amonton Em 1702, Guillaume Amonton (1663...1703) aperfeiçoou o termômetro de ar de Galileu construindo um termômetro que basicamente coincidia com o termômetro de gás moderno. O termômetro de Amonton era um tubo de vidro em forma de U, cuja perna mais curta terminava em um reservatório contendo ar; mercúrio foi derramado em um cotovelo longo na quantidade necessária para manter um volume constante de ar no tanque. A temperatura foi determinada a partir da altura da coluna de mercúrio. Curiosamente, com este instrumento, que foi recebido com grande reprovação, Amonton chegou ao conceito de zero absoluto, que, segundo seus dados, correspondia a -239,5°C. Lambert repetiu os experimentos de Amonton com maior precisão e também chegou ao conceito de zero absoluto, que ele expressa assim: “Um grau de calor igual a zero pode de fato ser chamado de frio absoluto. Isso significa que no frio absoluto, o volume de ar é igual ou quase igual a zero. Pode-se dizer que no frio absoluto o ar se torna tão denso que suas partículas ficam absolutamente em contato umas com as outras, de modo que o ar se torna impenetrável.

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Pontos extremos da escala Em 1694, Carlo Renaldini propôs que os dois pontos extremos fossem a temperatura de fusão do gelo e o ponto de ebulição da água.

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Termômetro Fahrenheit Uma melhoria decisiva no design do termômetro foi feita pelo alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 ... 1736), que usou a ideia de Olaf Roemer. Fahrenheit fez termômetros de mercúrio e álcool da forma que é usada hoje. O sucesso de seus termômetros encontra-se em seu novo método de purificação de mercúrio; além disso, antes de selar, ferveu o líquido no tubo.

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Escala Fahrenheit Em 1714, D. G. Fahrenheit fez um termômetro de mercúrio. Na escala, ele marcou três pontos fixos: o fundo, 32°F, era o ponto de congelamento da solução salina, 96° era a temperatura do corpo humano, e o topo, 212°F, era o ponto de ebulição da água. O termômetro Fahrenheit foi usado em países de língua inglesa até os anos 70 do século 20, e ainda é usado nos EUA.

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Escala Réaumur Em 1730, ele propôs o uso de álcool em termômetros e introduziu uma escala construída não arbitrariamente, como a escala Fahrenheit, mas de acordo com a expansão térmica do álcool. Ele fez experimentos com um termômetro de álcool e chegou à conclusão de que a balança pode ser construída de acordo com a expansão térmica do álcool. Tendo estabelecido que o álcool que ele usa, misturado com água na proporção de 5: 1, se expande na proporção de 1000: 1080 quando a temperatura muda do ponto de congelamento para o ponto de ebulição da água, o cientista propôs usar uma escala de 0 a 80 graus. Tomando como 0° a temperatura de fusão do gelo, e como 80° o ponto de ebulição da água à pressão atmosférica normal. René Antoine Ferchot de Réaumur (1683-1757) desaprovou o uso de mercúrio em termômetros devido ao baixo coeficiente de expansão do mercúrio.

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Escala Celsius Em 1742, o cientista sueco Andres Celsius propôs uma escala para um termômetro de mercúrio, na qual o intervalo entre os pontos extremos era dividido em 100 graus. Nesse caso, a princípio, o ponto de ebulição da água foi designado como 0 ° e a temperatura de fusão do gelo como 100 °. No entanto, nesta forma, a escala acabou por não ser muito conveniente, e mais tarde o astrônomo M. Stremer e o botânico K. Linnaeus decidiram trocar os pontos extremos.

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Escala Lomonosov MV Lomonosov propôs um termômetro líquido com uma escala de 150 divisões do ponto de fusão do gelo ao ponto de ebulição da água.

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Escala Kelvin No início do século XIX, o cientista inglês Lord Kelvin propôs uma escala termodinâmica absoluta. Ao mesmo tempo, Kelvin consolidou o conceito de zero absoluto, denotando a temperatura na qual o movimento térmico das moléculas para. Em Celsius, isso é -273,15 ° C.

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Se no século XVIII houve um verdadeiro "boom" de descobertas no campo dos sistemas de medição de temperatura, desde o século passado começou um novo tempo de descobertas no campo dos métodos de medição de temperatura. Hoje, existem muitos dispositivos usados ​​na indústria, em casa, em pesquisas científicas - termômetros de expansão e termômetros manométricos, termômetros termoelétricos e de resistência, além de termômetros pirométricos que permitem medir a temperatura sem contato.

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O termômetro de Galileu Brinquedo de lembrança, tem uma relação muito indireta com o próprio Galileu Galilei. O nome correto para essa coisinha divertida e linda é "termômetro Galileu". Este termômetro é nomeado assim, aparentemente, em homenagem a Galileu Galilei, que foi o primeiro a inventar o termoscópio em 1592 - o progenitor de todos os termômetros. O termômetro de Galileu é um cilindro de vidro cheio de água, no qual flutuam vasos esféricos de vidro cheios de um líquido colorido (água + álcool + tinta). Cada tal flutuador esférico tem uma etiqueta de ouro ou prata com um valor de temperatura estampado na parte inferior. Dependendo do tamanho do termômetro, o número de flutuadores dentro é de 4 a 11. A faixa de temperatura medida pelo termômetro está na região da temperatura ambiente: 16-28 graus. A temperatura é determinada pelo menor dos flutuadores flutuantes. Os flutuadores são preenchidos de maneira diferente com líquido, de modo que sua densidade média é diferente: a menor densidade está no topo, a maior está na parte inferior, mas, no geral, está próxima da densidade da água, diferindo ligeiramente dela. Com uma diminuição da temperatura do ar na sala, a temperatura da água no recipiente diminui de acordo, a água é comprimida e sua densidade se torna maior. Sabemos que corpos cuja densidade é menor que a densidade do fluido que os cerca flutuam nele. Assim é aqui: a boia, cuja densidade agora é igual à densidade da água ao redor, começará a flutuar, mostrando uma diminuição da temperatura. Quanto mais bolhas flutuam, menor a temperatura, menos bolhas flutuam - mais altas (as bolhas afundaram porque a água no recipiente se expandiu e ficou menos densa com o aquecimento - tudo é fácil e compreensível!) Este termômetro, é claro, é não é muito preciso, mas permite avaliar a temperatura com um erro de 0,4 a 4 graus (dependendo do design deste termômetro, ou seja, do número de flutuadores nele). Mas o mais importante, ele é muito bonito!

Todos nós costumamos usar esse dispositivo como termômetro em nossas vidas, mas poucas pessoas conhecem a história de sua invenção e aprimoramento. É geralmente aceito que o termômetro foi inventado por Galileu Galilei no distante 1592. O desenho do termoscópio (assim era então chamado o termômetro) era primitivo (veja a figura abaixo): um tubo fino de vidro era soldado a uma bola de vidro de pequeno diâmetro, que era colocada em um líquido.

O ar na bola de vidro era aquecido por meio de um queimador ou por simples fricção com as palmas das mãos, fazendo com que começasse a deslocar o líquido no tubo de vidro, mostrando assim o grau de aumento da temperatura: quanto maior a temperatura do ar na bola de vidro se tornou, mais baixo o nível de água no tubo caiu. Um papel importante foi desempenhado pela relação entre o volume da bola e o diâmetro do tubo: criando um tubo mais fino, foi possível rastrear mudanças de temperatura mais insignificantes na bola.

Mais tarde, o projeto do termoscópio de Galileu foi finalizado por um de seus alunos, Fernando de Medici. A ideia básica foi preservada, mas Fernando fez mudanças significativas que deixaram o termoscópio mais parecido com um termômetro de mercúrio moderno. Uma bola de vidro e um tubo fino também foram usados ​​(veja a figura acima), mas agora o tubo foi soldado não por baixo, mas por cima, e o líquido já foi derramado na bola de vidro, enquanto o topo do tubo estava aberto . Uma mudança na temperatura do líquido cheio (naquela época era usado álcool de vinho) levou a um aumento em seu nível no tubo. Mais tarde, as divisões foram aplicadas ao tubo, ou seja, A primeira calibração do termômetro foi feita.

Muito tempo se passou desde então e, durante esse período, o termômetro foi aprimorado e modernizado mais de uma vez. Graças aos recentes avanços nos campos da física, novas abordagens para medição de temperatura foram desenvolvidas. Hoje, vários termômetros digitais foram criados, baseados no princípio de uma mudança na resistência de uma substância com uma mudança de temperatura (termômetros elétricos) ou no princípio de uma mudança no nível de luminosidade, espectro e outras quantidades com uma mudança de temperatura (termômetros ópticos).