1 из 14

Презентация на тему: История термометра

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

№ слайда 3

Описание слайда:

Цели 1. На примере развития представлений о температуре проследить путь развития человеческой мысли, ищущей истину и методы ее достижения. 2. Выяснить: когда и кто впервые пришел к мысли о возможности измерения степени нагретости тел. 3. Проследить насколько быстро наука получила прибор, пригодный для точного измерения температуры.

№ слайда 4

Описание слайда:

«Мы должны принять как один из наиболее общих законов теплоты, что «все тела», свободно сообщающиеся друг с другом и не подверженные неравным внешним воздействиям, приобретают одинаковую температуру, что показывает термометр». Джозеф Блэк Интуитивное представление о температуре складывается с первых дней нашей жизни. Однако задачи, встающие перед наукой, требуют все более точных толкований того, что мы постигаем чувствами. Так, важным этапом в развитии учения о тепловых явлениях было выявление различия между понятиями «теплота» и «температура». Первым, кто четко cформулировал мысль о необходимости их различения, был Блэк. Интересна и познавательна история создания и применения приборов для измерения температуры – термометров. Сегодня известны термометры жидкост- ные и газовые, полупроводниковые и оптические. Да и разнообразие введенных ныне в науке температур велико: различают электронную и ионную температуру, яркостную и цветовую, шумовую и антенную и т.д.

№ слайда 5

Описание слайда:

Хронология создания термометра В 1597 г. Галилео Галилей придумал первый прибор для наблюдений за изменением температуры (термоскоп) В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учёными. Постоянные точки термометра были установлены в 18 веке. В 1714 г. голландский учёный Д. Фаренгейт изготовил ртутный термометр. В 1730 г. французский физик Р. Реомюр предложил спиртовый термометр. В 1848 г. английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур.

№ слайда 6

Описание слайда:

температура Это термодинамическая величина, определяющая степень нагретости тела. Тела, имеющие более высокую температуру, являются более нагретыми. Согласно второму закону термодинамики, самопроизвольный переход тепла возможен только от тел с более высокой к телам с более низкой температурой. В состоянии теплового равновесия температура выравнивается во всех частях сколь угодно сложной системы. Мерой изменения температуры тела может служить изменение какого-либо свойства, зависящего от неё, например объёма, электросопротивления и др. Чаще всего для измерения температуры используют изменение объёма. На этом основано устройство термометров. Первый термометр был изобретен Галилеем около 1600 года. В качестве термометрического вещества, т. е. тела, расширяющегося при нагревании, в нем использовалась вода. Для определения температуры тела термометр приводят в соприкосновение с телом; по достижении теплового равновесия термометр показывает температуру тела. Для изменения температуры можно воспользоваться биметаллической пластинкой. Такая пластинка состоит из двух металлов, например полоски из железа и приклепанной к ней полоски из цинка. Железо и цинк расширяются неодинаково. Так, 1 м железной проволоки при нагревании на 100 градусов удлиняется на 1мм, а 1 м цинковой проволоки – на 3мм. Поэтому, если нагревать биметаллическую пластинку, она начнет изгибаться в сторону железа.

№ слайда 7

Описание слайда:

Разные тела при нагревании расширяются по-разному, поэтому шкала термометра зависит от термометрического вещества. Для практических целей термометры градируют по точкам плавления или кипения или каким- либо другим, лишь бы процесс происходил при постоянной температуре. Наибольшее распространение имеет стоградусная шкала (или шкала Цельсия, по имени шведского физика, предложившего ее). По этой шкале лед плавится при 0 градусов, а вода кипит при 100 градусах, и расстояние между ними делится на сто частей, каждая из которых считается градусом. В Англии и США иногда пользуются шкалой Фаренгейта, в которой температура плавления льда составляет 32 градуса, а кипения воды 212 градусов; во Франции- шкалой Реомюра: 0 градусов и 80 соответственно. Теперь несколько практических советов. Возьмите полоски железа и цинка толщиной около 5 мм, длиной 15-20 см и шириной 1 см. Через каждые 1.5-2 см соедините их заклепками. Зажмите в тиски один конец биметаллической пластинки и подогрейте ее над газом. Пластинка согнется.

№ слайда 8

Описание слайда:

Изобретение термометра О том, что такое теплота, ученые начали задумываться очень давно. Еще древнегреческие философы размышляли над этим вопросом. Но ничего, кроме самых общих предположений они высказать не смогли. В средние века также не было высказано почти никаких разумных идей. Учение о тепловых явлениях начинает развиваться только середины XVIII в. Толчком для начала развития этого учения явилось изобретение термометра. Много ученых трудилось над изобретением термометра. Первым из них был Галилео Галилей. В конце XVI в. Галилей заинтересовался тепловыми явлениями. Для измерения нагретости тела Галилей решил воспользоваться свойством воздуха расширяться при нагревании. Он взял тонкую стеклянную трубку, один конец которой заканчивался шаром, и опустил другой открытый конец в сосуд с водой. При этом он добивался такого положения, чтобы вода частично заполнила трубку. Теперь, когда воздух в шаре нагревался или охлаждался, уровень воды в трубке опускался или поднимался, а по уровню воды можно было судить о «нагретости» тела. Прибор Галилея был очень несовершенен. Во-первых, он не был проградуирован, на трубке не были нанесены деления. Во-вторых, уровень воды в трубке зависел не только от температуры воздуха в стеклянном шаре, но и от атмосферного давления.

№ слайда 9

Описание слайда:

Совершенствование термометра После Галилея многие ученые занимались изобретением приборов, с помощью которых можно было бы определить тепловое состояние тел. Постепенно устройство приборов совершенствовалось. В середине XVII в. Флорентийская академия опыта предложила прибор, показанный на рисунке. Прибор представлял собой стеклянную трубку, оканчивающуюся внизу шариком. Верхний конец трубки был запаян. Шарик и часть трубки заполнялись спиртом, а вдоль трубки помещались бусинки, образуя шкалу для отсчета температуры. Показания этого прибора уже не зависели от величины атмосферного давления. Были и другие термометры. В частности, одним из первых конструкторов был итальянский врач Санторио, который применял свой прибор для измерения температуры у больных. Это было, вероятно, первое практичес- кое применение термометра. Несмотря на успехи в конструировании термометров, эти приборы были еще весьма несовершенны: не было установлено общей температурной шкалы; у различных термометров она устанавливалась произвольно; разные термометры показывали при одних и тех же условиях неодинаковую температуру.

№ слайда 10

Описание слайда:

Термометр Фаренгейта Впервые пригодные для практических целей термометры стал изготавливать мастер –стеклодув из Голландии Фаренгейт в начале XVIII в. К этому времени ученые уже знали, что некоторые физические процессы протекают всегда при одной и той же степени нагретости. Термометр Фаренгейта имел вид такой же, как современный простой термометр. В качестве расширяющегося тела Фаренгейт употреблял сначала спирт, а затем в 1714 г. ртуть. Он пользовался различными шкалами. В последней его шкале основные температур- ные точки были следующие: 1. температура смеси воды, льда и поваренной соли – ноль градусов 2. температура смеси льда и воды – 32 градуса. Температура человеческого тела по шкале Фаренгейта получилась равной 96 градусов. Эту температуру Фаренгейт считал третьей основной точкой. Температура кипения воды оказалась по его шкале 180 градусов. Термометры, сделанные Фаренгейтом, приобрели известность и вошли в употребление. Шкала Фаренгейта применялась в некоторых странах вплоть до нашего времени.

№ слайда 11

Описание слайда:

Реомюр и Цельсий После Фаренгейта были предложены многие другие шкалы и конструкции термометров. Из всех этих шкал до нашего времени дошли две. Первая шкала: 0 градусов – температура смеси воды и льда и 80 градусов – температура кипения воды была предложена французским ученым Реомюром в 1730 году и носит его имя. Вторая шкала не совсем правильно носит имя шведского астронома Цельсия. Цельсий в 1742 г. предложил стоградусную шкалу температур, при которой за 0 градусов принималась температура кипения воды, а за 100 градусов – температура плавления льда. Современная стоградусная шкала, носящая название шкалы Цельсия, была предложена несколько позже. Как известно, она вошла в употребление и применяется в настоящее время. Уже Цельсий знал, что температура кипения воды и температура плавления льда зависят от давления воздуха. После изобретения прибора для тепловых измерений физики смогли приступить к изучению тепловых явлений.

№ слайда 12

Описание слайда:

Любопытно, что… …на самом деле шведский астроном и физик Цельсий предложил шкалу, в которой точка кипения воды была обозначена числом 0, а точка плавления льда – числом 100. Несколько позднее шкале Цельсия придал современный вид его соотечественник Штрёмер. …Фаренгейт загорелся идеей самому сделать термометр, когда прочитал об открытии французского физика Амонтона, «что вода кипит при фиксированной степени теплоты». …к концу 18 века число температурных шкал достигало двух десятков. …одно время в физических лабораториях пользовались так называемым весовым термометром. Он состоял из полого платинового шара, заполненного ртутью, в котором было капиллярное отверстие. Об изменении температуры судили по количеству ртути, вытекавшей из отверстия. …при понижении температуры Земного шара всего лишь на один градус выделилась бы энергия, примерно в миллиард раз превосходящая вырабатываемую ежегодно всеми электростанциями мира.

На сегодняшний день нет ни одного человека, который бы не пользовался таким приспособлением, как термометр. На данный момент он является обычным явлением. Однако так было далеко не всегда. Мало кто знает, какой долгий и сложный путь был у термометра. История его появления уходит в глубокое прошлое.

Первый термометр, а точнее термоскоп, был изобретен в эпоху Возрождения в конце XVI века. Его создателем являлся не кто иной, как Галилео Галилей. Термоскоп представлял собой стеклянный шар, к которому была припаяна трубка. Нагревая шар руками и, поворачивая его, итальянский физик опускал свободный конец стеклянной трубки в посуду с подкрашенной водой либо вином. После того, как шар остывал, объем воздуха, который в нем содержался, значительно уменьшался, а вода по трубке поднималась. Разница между термоскопом и современным термометром была в том, что в изобретении Галилея вместо ртути расширялся воздух.

Практически одновременно с Галилеем, еще не ведая, о его находке, профессор С. Санторио из Падуанского университета создал свое устройство, при помощи которого можно было измерять температуру человеческого тела.

Прибор являлся довольно-таки громоздким и тоже имел форму шара и продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления. Свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью. Для того, чтобы измерить температуру человеку необходимо было взять этот шарик в рот либо же согреть его с помощью рук. Поскольку прибор Санторио являлся весьма большим, то его устанавливали во дворе дома.

В Европе в начале XVH столетия было изготовлено очень большое количество уникальных термометров. Например, в Нидерландах был широко распространен так называемый «голландский» тип термометра, который обладал двумя шарами и извилистой трубкой. Нижний шар наполнялся жидкостью, а верхний – воздухом.

Изобретение первого термометра, данные которого не обусловливались перепадами атмосферного давления, пришлось на 1641 год. Такой термометр был создан при императоре Священной Римской империи, Фердинанде II, который являлся не только покровителем искусств, но и был автором многих приборов. Эксперименты физика Торичелли с барометрами, наполненными ртутью, дали толчок для усовершенствования термоскопа, который изобрел Галилей. Данный прибор просто перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.

Немецкий физик Отто фон Герике, исследуя атмосферный воздух, изобрел ряд уникальных термометров, в том числе и самый огромный, высота которого составляла семь метров. Этот оригинальный термометр крепился к стене дома. Большой медный шар, покрытый голубой краской и декорированный золотыми звездами, был заполнен воздухом. Приваренное снизу одно колено трубки частично было заполнено жидкостью, другое – оставалось открытым. В знойную погоду раскаленный в стеклянном шаре воздух выталкивал жидкость из трубки, поплавок начинал подниматься, а ангел опускался вниз, тем самым, указывая на соответствующее деление шкалы. Самое нижнее деление показывало - «большая жара», а самое верхнее, седьмое - «большой холод».

На тот момент, единой шкалы, которой пользуемся сегодня, не существовало. Ученые продолжительное время не могли найти исходные точки, расстояние между которыми необходимо было бы разделить равномерно. Предлагали принимать во внимание, например, точки оттаивания льда и растопленного сливочного масла. Спустя некоторое время, а точнее в 1714 году, появился более-менее пригодный к применению термометр. Создателем такого термометра был немецкий физик Габриэль Фаренгейт.

Изначально Фаренгейт создал два спиртовых термометра, но благодаря им можно было осуществить лишь условно точные измерения. Потом физик принял решение применить в термометре ртуть. Такое изобретение как, оказалось, было более удачным. В термометрах он использовал несколько видов шкал, последняя из которых базировалась на трех установленных точках. Первой точкой являлась температура состава воды, льда и нашатыря, которая была отмечена 0 градусов, второй - температура смеси воды и льда, обозначенная как 32 градуса, а третьей - температура кипения воды, которая равнялась 212 градусам. Данная шкала чуть позже была названа в честь своего создателя. Шкалой Фаренгейта по сей день пользуются в США и Англии.

По прошествии 30 лет астроном Андерс Цельсий начал проводить опыты с ртутным термометром по исследованию корреляции точки таяния снега и точки кипения от атмосферного давления. Цельсий пришел к заключению о том, что рационально будет поделить расстояние между точками на 100 интервалов. Цифрой 100 была отмечена точка таяния льда, а 0 - точка кипения воды.

Однако в 1860 году английским ученым Уильямом Кельвином было предложена новая модель температурной шкалы. Температура в -273 градуса по шкале Цельсия соответствовала нулевой кинетической энергии молекул. Поскольку ни одно вещество дальше невозможно было охладить, то температура в -273 градуса считается «абсолютным нулем». В шкале Уильяма Кельвина за начало был взят нуль, а каждое последующее деление равнялось обычному градусу. Такая шкала оказалась весьма удобной, потому как с ее помощью можно было довольно-таки полно отображать все явления, которые происходят на Земле.

В медицине термометрия начала применяться гораздо позже, нежели в технике. Еще в 1861 году Карл Герхард считал, что измерение температуры было очень сложной процедурой, чтобы вводить его в практику и постоянное использование. Спустя некоторое время, из лабораторий и клиник пришли в наши дома эти простые, но весьма необходимые приборы - медицинские термометры, которые достойно служат науке и стоят на страже человеческого здоровья.

Сегодня практически невозможно представить себе жизнь без термометра. Конечно, о температуре на улице можно узнать из сводки погоды. Но как же определить уровень тепла в комнате, духовке, сушильной камере или теплице? Тут никак не обойтись без термометра.

Существует несколько их видов:

• жидкостные;
• механические;
• газовые;
• электрические;
• оптические.

Жидкостные

Принцип действия такого прибора основан на эффекте расширения или сжатии жидкости, которая заполняет колбу и изменяет свой объем при колебании собственной температуры. Обычно, в него заливают ртуть или спирт, которые тонко реагируют на минимальное изменение тепла в окружающей среде.

В медицине обычно используются ртутные градусники, а вот в метеорологии их заполняют спиртом, поскольку ртутный столбик может застывать уже при -38 градусах.

Механические

Принцип работы прибора данного типа тоже основан на расширении. Но с его помощью определяется температура в зависимости от расширения биметаллической ленты или металлической спирали.

Такие характеризуются высокой точностью, они надежны и просты в эксплуатации.

Как отдельную, самостоятельную модель их, правда, не используют, обычно они применяются в автоматизированных системах.

Газовые

Газовый тип температурного измерителя работает по тому же принципу, что и жидкостное устройство. В качестве рабочего вещества в нем используют какой-либо инертный газ.

Преимущество этого прибора заключается в том, что он может измерять температуру, приближающуюся к абсолютному нулю, и диапазон его измерений колеблется от -271 до +1000 градусов. Это достаточно сложное устройство, которое редко участвует в лабораторных измерениях.

Электрические

Работа такого измерительного прибора связана с зависимостью сопротивления используемого проводника от температуры. Известно, что сопротивление любых металлов линейно зависит от уровня их тепла. Более точные измерения можно получить, если заменить металлические проводники полупроводниками. Однако полупроводники в таких приборах практически не используют, поскольку зависимость между характеристиками полупроводника и уровня тепла нельзя выразить линейно и практически невозможно проградуировать приборную шкалу.

В роли проводника обычно выступает медь, показывающая изменения температур от -50 до +180 градусов. Если взять другой рабочий металл, например, платину, то температурный диапазон ее значительно расширится и составит от -200 до +750 градусов. Такие электрические тепловые датчики используют в лабораториях, на экспериментальных стендах или на производстве.

Оптические

Оптические приборы или пирометры позволяют узнать температуру по уровню светимости тела, анализу его спектра и некоторым другим параметрам. Это бесконтактный прибор, способный измерять, причем с точностью до нескольких градусов, уровень тепла в широчайшем диапазоне – от 100 до 3000 градусов. Чаще всего на практике мы встречаемся с инфракрасными бытовыми термометрами. Такие градусники очень удобны, поскольку позволяют безопасно, быстро и точно определять температуру тела человека.

Существуют и другие, более сложные температурные измерители, например, волоконно-оптические или термоэлектрические. Это очень чувствительные приборы, дающие точнейшие результаты измерения практически без ошибки.

Полезные советы

Каждый человек привык к тому, что вокруг него множество приборов, которые значительно облегчают повседневную жизнь. Взять к примеру, градусник.

История создания первого термометра

Конечно же, самый первый прибор не имел ничего общего с медицинской практикой. Он был создан в 1592 году известным итальянским учёным Галилео Галилеем. Выглядел достаточно необычно для современных представлений. Внизу располагался большой шар, к нему крепилась длинная трубка, сделанная из стекла. Эту трубку опускали в ёмкость, где находилась подкрашенная жидкость. Жидкость реагировала на тепло и перемещалась по трубке. Это был воздушный термоскоп.

Появление первого медицинского градусника связано с знаменитым итальянским врачом Санторио. О его заслугах можно говорить часами и не только во врачебной практике. Он был выдающимся специалистом по анатомии и физиологии. Работал во многих странах, внес огромный вклад в развитие науки. Ученый серьезно подходил к своим исследованиям. Проводил множество опытов на себе. Изучал, как меняется масса тела у человека, рассматривал скорость испарения жидкости при разных условиях, изучал с какой силой и частотой пульсируют кровеносные артерии. За свою жизнь, Санторио изобрел большое количество приборов для измерения. Одним из его открытий стал прибор, способный измерить температуру человеческого тела — это ртутный термометр 1626 год. Он был большого размера, и работал вовсе не так, как его привыкли использовать сейчас. Внизу термометра располагался огромный шар, в нем находилась жидкость. К этому шару была припаяна широкая стеклянная трубка с нарисованным на ней делением. Санторио был первым врачом, который выяснил, что у здорового человека должна быть постоянная температура тела. Изначально, многие учёные и врачи того времени, отрицали точность данного прибора. Пользоваться данным приспособлением было неудобно. Чтобы измерить температуру, в руки необходимо было взять шар, который являлся основанием градусника. На протяжении определенного времени дышать на него, таким образом, чтобы от тепла поднималась жидкость, указывая температуру. Этот способ, хоть и позволял узнать температуру тела, но занимал достаточно много времени. Постоянной, единой шкалы в то время ещё не было, шкала могла достигать стократных чисел, и имела свой метод расшифровки.

После Санторио, многие ученные старались усовершенствовать метод измерения. В 1867 году Клиффорд Аллбату, сумел создать термометр длинной 15-20 сантиметров. Длительность измерения температуры составляла 7-10 минут. А в 1881 году немецкий часовщик Иммиш, изобрёл градусник, который по форме был схож с карманными часами.

Сейчас, сложно представить жизнь человека без этого приспособления. Например, ртутный градусник обладает самой высокой точностью (до 0,1 градуса). При условии правильного хранения и использования — приспособление прослужит человеку длительное время. Термометр помогает узнать температуру тела, воздуха, воды. Многие люди устанавливают оконные и комнатные термометры. На замену ртутному, пришел электронный термометр. Он тоже дает точный результат и считается наиболее безопасным в использовании. Это приспособление присутствует в каждой лаборатории, ни одно медицинское учреждение не обходится без данного прибора. Ведь температура тела человека — начальный метод диагностики здоровья.

Основы современного измерения температуры заложил в 1592 г. Галилео Галилей. Его стеклянный измерительный прибор представлял собой стеклянный шар, от которого снизу отходила трубка, частично заполненная водой. Открытый конец узкой трубки был также погружен в воду. Если воздух в шаре охлаждался, вода в стеклянной трубке поднималась вверх. Такой термометр мог, благодаря сжатию или расширению воздуха, показывать изменение температуры, но измерять абсолютную температуру не мог.

На идее Галилея основывались и дальнейшие конструкции, хотя в них использовались другие передающие среды. Ученые флорентийской Академии дель Чименто в 1641 г. разработали первый спиртовой термометр, а в 1657 г. — ртутный. Они использовали при этом различное расширение этих веществ при варьировании температуры. В традиционном медицинском градуснике, так называемом максимальном термометре, расширение жидкости показывает максимальную температуру за отрезок времени. В цифровых медицинских термометрах, получивших в последнее время широкое распространение, температура измеряется посредством датчика, чье электрическое сопротивление меняется в зависимости от температуры.

Различные шкалы

Первое точное измерение температуры осуществил в 1714 г. физик Габриэль Даниэль Фаренгейт из Данцига (современный Гданьск), создав термометр с градуированной шкалой. За нуль он принял температуру смеси воды и льда с нашатырем. В таком случае температура замерзания чистой воды составляет 32°, а температура ее кипения — 212°. В 1742 г. появилась температурная шкала Андерса Цельсия, в которой точка замерзания воды принята за 0°, а точка ее кипения — за 100°.

• Около 230 г. до н.э.: Филон Византийский обнаружил, что воздух при нагревании расширяется.
• 1624 г.: иезуит Жан Лёрешон впервые употребил слово «термометр».
• 1731 г.: Питер Ван Мушенбрук сконструировал первый пирометр для бесконтактного измерения температуры.