Cijele dvije godine švedski astronom Anders Celsius testirao je termometar koji je ranije napravio francuski zoolog i metalurg René Antoine Reaumur. Eksperimenti Celsius Ave. Dodatni materijali za lekciju "Temperatura. Termometri" Šta je pokazao termometar

Dom Ako je mehanika u 18. veku postala zrelo, dobro definisano polje prirodnih nauka, onda je nauka o toploti u suštini napravila tek prve korake. svakako, novi pristup

proučavanje toplotnih fenomena počelo je u 17. veku. Galileov termoskop i naknadni termometri firentinskih akademika, Guerikea i Njutna, pripremili su tlo na kojem je termometrija rasla već u prvoj četvrtini novog veka. Termometri Fahrenheita, Delislea, Lomonosova, Reaumura i Celzijusa, koji su se međusobno razlikovali po dizajnerskim karakteristikama, istovremeno su odredili tip termometra sa dvije konstantne točke, koji je i danas prihvaćen.

Davne 1703. godine pariški akademik Amonton (1663-1705) dizajnirao je plinski termometar u kojem se temperatura određivala pomoću manometrijske cijevi spojene na plinski rezervoar konstantne zapremine. Teoretski zanimljiv uređaj, prototip modernih vodoničnih termometara, bio je nezgodan za praktične svrhe. Duvač stakla u Danzigu (Gdanjsk) Farenhajt (1686-1736) proizvodio je alkoholne termometre sa konstantnim tačkama od 1709. godine. Godine 1714. počeo je proizvoditi živine termometre. Farenhajt je uzeo tačku smrzavanja vode kao 32°, a tačku ključanja vode kao 212°. Farenhajt se smatrao točkom smrzavanja mješavine vode, leda i amonijaka ili kuhinjske soli. Tačku ključanja vode nazvao je tek 1724. godine u štampanoj publikaciji. Ne zna se da li ga je ranije koristio.

Francuski zoolog i metalurg Reaumur (1683-1757) predložio je termometar sa konstantnom nultom tačkom, za koju je uzeo tačku smrzavanja vode. Koristeći 80% rastvor alkohola kao termometričko tijelo, a u konačnoj verziji živu, uzeo je tačku ključanja vode kao drugu konstantnu tačku, označivši je kao broj 80. Reaumur je opisao svoj termometar u člancima objavljenim u časopisu The Pariška akademija nauka 1730, 1731 gg. Ispitivanje Reaumurovog termometra izvršio je švedski astronom Celzius (1701-1744), koji je opisao svoje eksperimente 1742. „Ove eksperimente,” napisao je, „ponavljao sam dvije godine, ukupno, u različitom vremenu i raznim promjenama stanja barometra i uvijek nalazio potpuno istu tačku na termometru. Ne samo da sam stavio termometar u led koji se topi, već sam i po velikoj hladnoći unosio snijeg u svoju sobu na vatri dok se nije počeo topiti. Stavio sam i kotao sa snijegom koji se topi zajedno sa termometrom u peć za grijanje i uvijek sam nalazio da termometar pokazuje istu tačku, samo da snijeg čvrsto leži oko kuglice termometra. Nakon što je pažljivo provjerio konstantnost tačke topljenja leda, Celzijus je ispitao tačku ključanja vode i otkrio da ona zavisi od pritiska. Kao rezultat istraživanja pojavio se novi termometar, danas poznat kao Celzijusov termometar. Celzijus je uzeo tačku topljenja leda za 100, tačku ključanja vode pri pritisku od 25 inča 3 linije žive kao 0. Čuveni švedski botaničar Carl Linnaeus (1707-1788) koristio je termometar sa preuređenim vrijednostima konstantnih tačaka . O je značilo tačku topljenja leda, 100 je značilo tačku ključanja vode. Dakle, moderna Celzijeva skala je u suštini Linnaeova skala.

Na Sankt Peterburškoj akademiji nauka, akademik Delisle je predložio skalu u kojoj je tačka topljenja leda uzeta za 150, a tačka ključanja vode kao 0. Akademik P. S. Pallas u svojim ekspedicijama 1768-1774. na Uralu i Sibiru koristio sam Deli termometar. M.V. Lomonosov je u svom istraživanju koristio termometar koji je dizajnirao sa skalom inverznom od Delijeve skale.

Termometri su se prvenstveno koristili u meteorološke i geofizičke svrhe. Lomonosov, koji je otkrio postojanje vertikalnih strujanja u atmosferi, proučavajući zavisnost gustine atmosferskih slojeva od temperature, daje podatke iz kojih je moguće odrediti koeficijent volumetrijskog širenja vazduha, jednak, prema ovim podacima, približno ]/367. Lomonosov je strastveno branio prioritet peterburškog akademika Brauna u otkriću tačke smrzavanja žive, koji je 14. decembra 1759. godine prvi zamrznuo živu koristeći rashladne smeše. Bilo je najniža temperatura postignuto do tog vremena.

Najviše temperature (bez kvantitativnih procena) postignute su 1772. godine od strane komisije Pariške akademije nauka pod vođstvom čuvenog hemičara Lavoazijea. Visoke temperature su dobijene pomoću posebno napravljenog sočiva. Sočivo je sastavljeno od dvije konkavno-konveksne leće, između kojih je prostor bio ispunjen alkoholom. Oko 130 litara alkohola ulivalo se u sočivo prečnika 120 cm, njegova debljina je dostizala 16 cm u sredini Fokusiranjem sunčevih zraka bilo je moguće rastopiti cink, zlato i spaliti dijamant. I u eksperimentima Brown-Lomonosova, gdje je "hladnjak" bio zimski zrak, i u eksperimentima Lavoisiera, izvor visokih temperatura bila je prirodna "šporet" - Sunce.

Razvoj termometrije bio je prva naučna i praktična upotreba toplinskog širenja tijela. Naravno, sam fenomen toplinskog širenja počeo se proučavati ne samo kvalitativno, već i kvantitativno. Prva točna mjerenja toplinskog širenja čvrste materije su izveli Lavoisier i Laplace 1782. Njihov metod dugo vremena opisan je na kursevima fizike, počevši od Biotovog kursa, 1819., i završavajući sa kursom fizike O. D. Khvolsona, 1923. godine.

Traka tijela koje se testira stavljena je prvo u led koji se topi, a zatim u kipuću vodu. Podaci su dobijeni za različite vrste stakla, čelika i željeza, kao i za različite vrste zlata, bakra, mesinga, srebra, kalaja, olova. Traka od neočvrslog čelika povećava se za 0,001079 svoje prvobitne dužine kada se zagrije za 100°, a traka od kaljenog čelika povećava se za 0,001239. Za kovano gvožđe dobijena je vrednost od 0,001220, za okruglo vučeno gvožđe 0,001235. Ovi podaci daju ideju o tačnosti metode.

Tako su već u prvoj polovini 18. veka stvoreni termometri i počela su kvantitativna termička merenja, dovedena do visokog stepena tačnosti u termofizičkim eksperimentima Laplasa i Lavoazijea. Međutim, osnovni kvantitativni koncepti termofizike nisu se odmah iskristalizirali. U radovima fizičara tog vremena postojala je znatna zbrka u konceptima kao što su "količina toplote", "stepen toplote", "stepen toplote". Na potrebu da se razlikuju pojmovi temperature i količine toplote ukazao je 1755. I. G. Lambert (1728-1777). Međutim, njegovi suvremenici nisu cijenili njegove upute, a razvoj ispravnih koncepata bio je spor.

Prvi pristupi kalorimetriji sadržani su u radovima akademika iz Sankt Peterburga G.V.Richmana (1711-1753). U Kraftovom radu "Različiti eksperimenti sa toplotom i hladnoćom", predstavljenom na Konferenciji Akademije 1744. i objavljenom 1751. godine, mi pričamo o tome o problemu određivanja temperature mješavine dvije porcije tekućine uzete na različite temperature. Ovaj problem se u udžbenicima često nazivao “Richmannov problem”, iako je Richmann riješio opštiji i složeniji problem od Krafta. Kraft je dao netačnu empirijsku formulu za rješavanje problema.

U Richmanu nalazimo potpuno drugačiji pristup rješavanju problema. U članku “Razmišljanja o količini topline koju treba dobiti miješanjem tekućina koje imaju određene stupnjeve topline”, objavljenom 1750. godine, Richmann postavlja problem određivanja temperature mješavine nekoliko (a ne dvije, kao kod Krafta) tečnosti i rješava ga na principu ravnoteže topline. „Pretpostavimo“, kaže Richman, „da je masa tečnosti jednaka a; toplina raspoređena u ovoj masi jednaka je m; neka druga masa, u kojoj je raspoređena ista toplota m kao u masi a, bude jednaka a + b. Zatim rezultirajuća toplina

je jednako am/(a+b). Richman ovdje temperaturu razumije pod "toplinom", ali princip koji je formulirao da je "ista toplota obrnuto proporcionalna masama na koje je raspoređena" je čisto kalorimetrijski. „Tako su“, piše dalje Richmann, „toplina mase a, jednaka m, i toplota mase b, jednaka n, jednoliko raspoređene po masi a + b, a toplota u ovoj masi, tj. mješavina a i b, mora biti jednaka zbroju toplina m + n raspoređenih u masi a + b, ili jednaka (ma + nb) / (a ​​+ b) . Ova formula se u udžbenicima pojavljivala kao “Richmannova formula”. „Da bismo dobili opštiju formulu“, nastavlja Richman, „po kojoj bi bilo moguće odrediti stepen toplote pri mešanju 3, 4, 5, itd. masa iste tečnosti, koje imaju različite stepene toplote, I. nazivamo ove mase a, b, c, d, e, itd., a odgovarajuće toplote su m, n, o, p, q, itd. Na potpuno isti način pretpostavio sam da je svaka od njih raspoređena na ukupnost sve mase.” Kao rezultat, „toplina nakon miješanja svih toplih masa jednaka je:

(am + bp + s + dp + eq) itd./(a + b + c+d + e) ​​itd.

to jest, zbir tečnih masa, preko kojih je toplota pojedinačnih masa ravnomerno raspoređena kada se pomeša, povezan je sa zbirom svih proizvoda svake mase njenom toplotom na isti način kao što je jedinica za toplotu smeše. ”

Richmann još nije savladao koncept količine topline, ali je napisao i logički potkrijepio potpuno ispravnu kalorimetrijsku formulu. Lako je otkrio da se njegova formula bolje slaže s iskustvom od Krafgove formule. Tačno je ustanovio da njegove „zagrevanja“ „nisu stvarna toplota, već višak toplote mešavine u poređenju sa nula stepeni Farenhajta“. Jasno je shvatio da: 1. “Toplota smjese se distribuira ne samo po samoj masi, već i duž zidova posude i samog termometra.” 2. „Sopstvena toplota termometra i toplota posude distribuiraju se po mešavini, duž zidova posude u kojoj se smesa nalazi i po celom termometru.“ 3. “Deo toplote smeše, tokom vremena dok se eksperiment sprovodi, prelazi u okolni vazduh...”

Richman je precizno formulirao izvore grešaka u kalorimetrijskim eksperimentima, ukazao na razloge neslaganja između Kraftove formule i eksperimenta, odnosno postavio je temelje kalorimetrije, iako se sam još nije približio konceptu količine topline. Richmanov rad nastavili su švedski akademik Johann Wilcke (1732-1796) i škotski hemičar Joseph Black (1728-1799). Oba naučnika, oslanjajući se na Richmannovu formulu, našli su za neophodno da u nauku uvedu nove koncepte. Wilke je, proučavajući toplinu mješavine vode i snijega 1772. godine, otkrio da dio topline nestaje. Otuda je došao do koncepta latentne topline topljenja snijega i potrebe za uvođenjem novog koncepta, koji je kasnije nazvan. "toplinski kapacitet."

Black, koji nije objavio svoje rezultate, došao je do istog zaključka. Njegovo istraživanje objavljeno je tek 1803. godine, a tada se saznalo da je Black prvi jasno razlikovao pojmove količine topline i temperature i prvi koji je uveo pojam "toplinski kapacitet". Još 1754-1755, Black je otkrio ne samo konstantnost tačke topljenja leda, već i da termometar ostaje na istoj temperaturi, uprkos prilivu toplote, sve dok se sav led ne otopi. Odavde je Black došao do koncepta latentne toplote fuzije. Kasnije je uspostavio koncept latentne toplote isparavanja. Tako su do 70-ih godina 18. stoljeća uspostavljeni osnovni kalorimetrijski pojmovi. Tek skoro stotinu godina kasnije (1852.) uvedena je jedinica za količinu toplote, koja je mnogo kasnije dobila naziv „kalorija“.( Klauzijus takođe govori jednostavno o jedinici toplote i ne koristi izraz „kalorija“.)

Godine 1777. Lavoisier i Laplace su, izgradivši ledeni kalorimetar, odredili specifične toplinske kapacitete različitih tijela. Aristotelova primarna kvaliteta, toplota, počela je da se proučava preciznim eksperimentom.

Pojavile su se i naučne teorije toplote. Jedan, najčešći koncept (koji se pridržavao i Crni) je teorija posebne termalne tekućine - kalorijske. Drugi, čiji je Lomonosov revnosno podržavao, smatrao je toplotu vrstom kretanja „neosetljivih čestica“. Koncept kalorija bio je vrlo prikladan za opis kalorimetrijskih činjenica: Richmanova formula i kasnije formule koje su uzimale u obzir latentnu toplinu mogle su se savršeno objasniti. zakona održanja energije prisilio je fizičare da se vrate konceptu koji je Lomonosov uspješno razvio još stotinu godina prije otkrića ovog zakona.

Ideja da je toplota oblik kretanja bila je vrlo česta u 17. veku. f. Bacon u Novom organonu, primjenjujući svoju metodu na proučavanje prirode topline, dolazi do zaključka da je “toplota kretanje širenja, otežano i javlja se u malim dijelovima”. Descartes konkretnije i jasnije govori o toplini kao kretanju malih čestica. S obzirom na prirodu vatre, on dolazi do zaključka da se „telo plamena... sastoji od sitne čestice, krećući se vrlo brzo i nasilno odvojeno jedno od drugog.” On dalje ističe da se “samo ovo kretanje, ovisno o različitim radnjama koje proizvodi, naziva ili toplinom ili svjetlošću”. Prelazeći na ostala tijela, on navodi „da su male čestice koje ne zaustavljaju svoje kretanje prisutne ne samo u vatri, već iu svim drugim tijelima, iako u potonjima njihovo djelovanje nije tako snažno, a zbog njihovog male veličine, oni sami ne mogu biti zapaženi našim čulima."

Atomizam je dominirao fizičkim pogledima naučnika i mislilaca 17. veka. Huk, Hajgens, Njutn su zamišljali sva tela Univerzuma kao da se sastoje od sićušnih čestica, „neosetljivih“, kako ih je kasnije ukratko nazvao Lomonosov. Koncept toplote kao oblika kretanja ovih čestica naučnicima se činio sasvim razumnim. Ali ove ideje o toploti bile su kvalitativne prirode i nastale su na vrlo oskudnoj činjeničnoj osnovi. U 18. vijeku znanje o termalnim pojavama postalo je preciznije i konkretnije, veliki uspjeh To je učinila i hemija, u kojoj je teorija flogistona, prije otkrića kisika, pomogla razumjeti procese sagorijevanja i oksidacije. Sve je to doprinijelo usvajanju novog gledišta o toplini kao posebnoj tvari, a prvi uspjesi kalorimetrije ojačali su poziciju pristalica kalorija. Bila je potrebna velika naučna hrabrost da se razvije kinetička teorija toplote u ovoj situaciji.

Kinetička teorija toplote je prirodno kombinovana sa kinetičkom teorijom materije, a pre svega vazduha i pare. Gasovi (riječ "gas" je uveo Van Helmont; 1577-1644) u suštini još nisu bili otkriveni, a čak je i Lavoisier paru smatrao kombinacijom vode i vatre. Sam Lomonosov je, posmatrajući otapanje gvožđa u jakoj vodki (azotnoj kiselini), verovao

mjehuriće dušika koje oslobađa zrak. Dakle, vazduh i para su bili gotovo jedini gasovi u vreme Lomonosova - "elastične tečnosti", prema tadašnjoj terminologiji.

D. Bernoulli je u svojoj “Hidrodinamici” predstavio zrak kao što se sastoji od čestica koje se kreću “izuzetno brzo u raznim pravcima“, i vjerovali su da te čestice formiraju “elastičnu tekućinu”. Bernuli je potkrepio Boyle-Mariotteov zakon svojim modelom "elastične tečnosti". Uspostavio je vezu između brzine kretanja čestica i zagrijavanja zraka i time objasnio povećanje elastičnosti zraka pri zagrijavanju. Ovo je bio prvi pokušaj u istoriji fizike da se ponašanje gasova tumači kretanjem molekula, nesumnjivo briljantan pokušaj, a Bernuli je ušao u istoriju fizike kao jedan od osnivača kinetičke teorije gasova.

Šest godina nakon objavljivanja Hidrodinamike, Lomonosov je predstavio svoj rad „Razmišljanja o uzroku toplote i hladnoće” Akademskoj skupštini. Objavljena je samo šest godina kasnije, 1750., zajedno s drugim, kasnijim radom, “Iskustvo u teoriji elastičnosti zraka”. Dakle, Lomonosovljeva teorija elastičnosti gasova je neraskidivo povezana sa njegovom teorijom toplote i zasnovana je na potonjoj.

D. Bernoulli je takođe veliku pažnju posvetio pitanjima toplote, posebno pitanju zavisnosti gustine vazduha od temperature. Ne ograničavajući se na pozivanje na Amontonove eksperimente, on je sam pokušao eksperimentalno odrediti ovisnost elastičnosti zraka o temperaturi. „Našao sam“, piše Bernuli, „da je elastičnost vazduha, koji je ovde u Sankt Peterburgu bio veoma hladan 25. decembra 1731. čl. Čl., odnosi se na elastičnost istog zraka, koji ima istu toplinu kao ključala voda, kao 523 do 1000. Ova Bernoullijeva vrijednost je očito netačna, jer pretpostavlja da temperatura hladnog zraka odgovara -78 °C.

Slični Lomonosovljevi proračuni, spomenuti gore, mnogo su tačniji. Ali krajnji Bernoullijev rezultat je vrlo izvanredan: "elastičnosti su u omjeru sastavljenom od kvadrata brzina čestica i prve snage gustoće", što je u potpunosti u skladu s osnovnom jednadžbom kinetičke teorije plinova u modernoj prezentacija.

Bernuli se uopšte nije dotakao pitanja prirode toplote, koja je bila centralna za Lomonosovljevu teoriju. Lomonosov pretpostavlja da je toplota oblik kretanja neosetljivih čestica. On razmatra moguću prirodu ovih pokreta: kretanje naprijed, rotacijski i vibracioni - i navodi da se "toplina sastoji u unutrašnjem rotacionom kretanju vezane materije."

Prihvativši kao početnu premisu hipotezu o rotacionom kretanju molekula kao uzroku toplote, Lomonosov iz toga izvodi niz posledica: 1) molekule (telešce) imaju sferni oblik; 2) „...bržom rotacijom čestica vezane materije toplota bi trebalo da raste, a pri sporijoj rotaciji da se smanji; 3) čestice vrućih tijela rotiraju brže, čestice hladnih tijela sporije; 4) vruća tela moraju da se ohlade u dodiru sa hladnim, jer to usporava kalorično kretanje čestica; naprotiv, hladna tijela se moraju zagrijati zbog ubrzanja kretanja pri kontaktu.” Dakle, prijelaz topline iz vrućeg tijela u hladno uočen u prirodi je potvrda Lomonosovljeve hipoteze.

Činjenica da je Lomonosov izdvojio prenos toplote kao jednu od glavnih posledica je veoma značajna, a neki autori to vide kao osnovu za klasifikovanje Lomonosova kao otkrivača drugog zakona termodinamike. Međutim, malo je vjerovatno da se gornja izjava može smatrati primarnom formulacijom drugog zakona, ali cjelokupno djelo u cjelini je nesumnjivo prva skica termodinamike. Dakle, Lomonosov u njemu objašnjava stvaranje topline tijekom trenja, što je poslužilo kao eksperimentalna osnova prvog zakona u Jouleovim klasičnim eksperimentima. Lomonosov se dalje, dotičući se pitanja prelaska toplote sa toplog tela na hladno, poziva na sledeći stav: „Telo A, delujući na telo B, ne može ovom potonjem dati veću brzinu kretanja od one koju samo ima. .” Ova pozicija je specifičan slučaj „univerzalnog zakona održanja“. Na osnovu ovog stava, on dokazuje da hladno tijelo B, uronjeno u toplu tečnost A, „očigledno ne može uočiti veći stepen toplote od A“.

Lomonosov odlaže pitanje toplotnog širenja „za neko drugo vreme“, dok ne razmotri elastičnost vazduha. Njegov termodinamički rad je stoga direktno u blizini njegovog kasnijeg rada o elastičnosti gasova. Međutim, govoreći o svojoj namjeri da odgodi razmatranje toplinskog širenja „za neko drugo vrijeme“, Lomonosov i ovdje ističe da, budući da ne postoji gornja granica brzine čestica (teorija relativnosti još ne postoji!), onda postoji nema gornje granice temperature. Ali „neophodno mora postojati najveći i konačni stepen hladnoće, koji se mora sastojati u potpunom prestanku rotaciono kretanječestice." Lomonosov, dakle, tvrdi postojanje "poslednjeg stepena hladnoće" - apsolutne nule.

U zaključku, Lomonosov kritizira teoriju kalorija, koju smatra povratkom drevne ideje ​elementarne vatre. Analizirajući različite pojave, kako fizičke tako i hemijske, povezane sa oslobađanjem i apsorpcijom toplote, Lomonosov zaključuje da se „toplina tela ne može pripisati kondenzaciji neke tanke, posebno namenjene materije, već da se toplota sastoji u unutrašnjem rotacionom kretanju tela. povezana materija zagrejanih tela." Pod „vezanom“ materijom, Lomonosov razume materiju čestica tela, razlikujući je od „tekuće“ materije, koja može da teče „kao reka“ kroz pore tela.

Istovremeno, Lomonosov je uključio svetski etar u svoj termodinamički sistem, daleko ispred ne samo svog vremena, već i 19. veka. „Time“, nastavlja Lomonosov, „ne samo da kažemo da su takvo kretanje i toplota karakteristični i za onu najsuptilniju materiju etra, koja ispunjava sve prostore koji ne sadrže osetljiva tela, već takođe tvrdimo da materija etra može prenijeti toplotno kretanje koje prima od Sunca našoj zemlji i ostalim tijelima svijeta i zagrijati ih, kao medij kroz koji tijela udaljena jedno od drugog daju toplinu bez posredovanja bilo čega opipljivog.”

Dakle, Lomonosov je, mnogo prije Boltzmana, Golitsyna i Wiena, uključio toplinsko zračenje u termodinamiku. Lomonosovljeva termodinamika je izvanredno dostignuće naučne misli 18. veka, daleko ispred svog vremena.

Postavlja se pitanje: zašto je Lomonosov odbio da uzme u obzir termičko translaciono kretanje čestica, već se zaustavio na rotacionom kretanju? Ova pretpostavka je umnogome oslabila njegov rad, pa se teorija D. Bernoullija mnogo više približila kasnijim studijama Klauzija i Maksvela nego Lomonosovljevoj. Lomonosov je imao veoma duboka razmišljanja o ovom pitanju. Morao je objasniti takve kontradiktorne stvari kao što su kohezija i elastičnost, koherentnost tjelesnih čestica i sposobnost tijela da se šire. Lomonosov je bio vatreni protivnik dalekometnih sila i nije im mogao pribjeći kada je razmatrao molekularnu strukturu tijela. Također nije želio da objašnjenje elastičnosti plinova svede na elastične udare čestica, odnosno da elastičnost objasni elastičnošću. Tražio je mehanizam koji bi na najprirodniji način objasnio i elastičnost i termičku ekspanziju. U svom radu “Iskustvo u teoriji elastičnosti vazduha” on odbacuje hipotezu o elastičnosti samih čestica, koje su, prema Lomonosovu, “lišene bilo kakvog fizičkog sastava i organizovane strukture...” i predstavljaju atome. Dakle, svojstvo elastičnosti ne pokazuju pojedinačne čestice koje nemaju nikakvu fizičku složenost i organiziranu strukturu, već se proizvode njihovim skupom. Dakle, elastičnost gasa (vazduha), prema Lomonosovu, je „osobina skupa atoma“. Sami atomi, prema Lomonosovu, "moraju biti čvrsti i imati proširenje", a on smatra njihov oblik "veoma bliskim" sfernom. Fenomen topline koja nastaje trenjem prisiljava ga da prihvati hipotezu da su "atomi zraka grubi". Činjenica da je elastičnost vazduha proporcionalna gustini navodi Lomonosova na zaključak „da dolazi iz neke direktne interakcije njegovih atoma“. Ali atomi, prema Lomonosovu, ne mogu djelovati na daljinu, već djeluju samo u kontaktu. Kompresibilnost zraka dokazuje postojanje praznih prostora u njemu, koji onemogućuju interakciju atoma. Odavde Lomonosov dolazi do dinamičke slike, kada se interakcija atoma u vremenu zamjenjuje stvaranjem praznog prostora između njih, a prostorno razdvajanje atoma zamjenjuje se kontaktom. „Očigledno je, dakle, da se pojedinačni atomi zraka, u neurednoj izmjeni, sudaraju s najbližima u neosjetljivim vremenskim intervalima, a kada su jedni u kontaktu, drugi se odbijaju jedan od drugog i sudaraju se s onima koji su im najbliži, kako bi se ponovo odbio; Tako, neprestano odgurnuti jedni od drugih čestim međusobnim udarima, imaju tendenciju da se raziđu na sve strane.” Lomonosov vidi elastičnost u ovom rasipanju u svim smjerovima. “Sila elastičnosti se sastoji u težnji zraka da se širi u svim smjerovima.”

Međutim, potrebno je objasniti zašto se atomi odbijaju jedni od drugih prilikom interakcije. Razlog za to je, prema Lomonosovu, toplinsko kretanje: „Interakcija atoma zraka uzrokovana je samo toplinom." A budući da se toplota sastoji u rotacionom kretanju čestica, da bi se objasnilo njihovo odbijanje dovoljno je razmotriti šta se dešava kada dve rotirajuće sferne grube čestice dođu u kontakt. Lomonosov pokazuje da će se odgurivati ​​jedan od drugog, a to ilustruje primjerom odskoka vrhova („glavom preko pete“) koji dječaci bacaju na led, njemu dobro poznatim iz djetinjstva. Kada takvi vrtljivi vrhovi dođu u kontakt, odbijaju se jedan od drugog na značajne udaljenosti. Dakle, elastični sudari atoma, prema Lomonosovu, nastaju interakcijom njihovih rotacijskih momenata. Zato mu je bila potrebna hipoteza o toplotnom rotacionom kretanju čestica! Tako je Lomonosov u potpunosti potkrepio model elastičnog gasa koji se sastoji od haotično pokretnih i sudarajućih čestica.

Ovaj model je omogućio Lomonosovu ne samo da objasni Boyle-Mariotteov zakon, već i da predvidi odstupanja od njega pod velikim kompresijama. Objašnjenje zakona i odstupanja od njega dao je Lomonosov u svom djelu „Dodatak refleksijama o elastičnosti zraka“, objavljenom u istoj svesci „Novih komentara“ Sankt Peterburške akademije nauka u kojoj su dva prethodna radovi su objavljeni. U Lomonosovljevim radovima ima i netačnih tvrdnji, što se u potpunosti može objasniti nivoom znanja tog vremena. Ali oni ne određuju značaj rada naučnika. Ne možemo a da se ne divimo hrabrosti i dubini naučne misli Lomonosova, koji je u povojima nauke o toploti stvorio moćan teorijski koncept koji je bio daleko ispred svoje ere. Savremenici nisu išli putem Lomonosova, kako je rečeno, kaloričnost je zavladala u 18. veku, zahtevala je razne supstance: toplotne, svetlosne, električne, magnetne. Obično se to smatra metafizičkom prirodom razmišljanja prirodoslovaca 18. vijeka, kao i njegovom reakcionarnom prirodom. Ali zašto je to postalo ovako? Čini se da razlog tome leži u napretku egzaktnih prirodnih nauka. U 18. vijeku naučio da meri toplotu, svetlost, elektricitet, magnetizam. Pronađene su mjere za sva ova sredstva, kao što su davno pronađene za obične mase i zapremine. Ova činjenica približila je bestežinske agense običnim masama i tekućinama i natjerala ih da se smatraju analogom običnih tekućina. Koncept „betežinskog“ bio je neophodna faza u razvoju fizike, omogućio nam je da prodremo dublje u svijet toplinskih, električnih i magnetskih fenomena. Doprinijela je razvoju preciznog eksperimentiranja, akumulaciji brojnih činjenica i njihovoj primarnoj interpretaciji.

Termometar

Termometar (grčki θέρμη - toplina; μετρέω - mjera) - uređaj za mjerenje temperature zraka, tla, vode i tako dalje. Postoji nekoliko vrsta termometara:tečnost; mehanički; elektronski; optički; gas; infracrveni.

Galileo se općenito smatra izumiteljem termometra: nema opisa ovog uređaja u njegovim vlastitim spisima, ali njegovi učenici, Nelli i Viviani, svjedočili su da je već 1597. godine napravio nešto poput termobaroskopa (termoskopa). Galileo je u to vrijeme proučavao rad Herona Aleksandrijskog, koji je već opisao sličan uređaj, ali ne za mjerenje stupnjeva topline, već za podizanje vode zagrijavanjem. Termoskop je bio mala staklena kugla sa staklenom cijevi zalemljenom na nju. Lopta je lagano zagrijana i kraj cijevi je spušten u posudu s vodom. Nakon nekog vremena, vazduh u kugli se ohladio, njen pritisak se smanjio i voda se pod uticajem atmosferskog pritiska podigla u cevi do određene visine. Nakon toga, sa zagrevanjem, pritisak vazduha u kugli se povećao i nivo vode u cevi se smanjio kako se hladila, ali je voda u njoj porasla. Termoskopom je bilo moguće procijeniti samo promjenu stepena zagrijavanja tijela: nije pokazivao numeričke vrijednosti temperature, jer nije imao skalu. Osim toga, nivo vode u cijevi nije ovisio samo o temperaturi, već i o atmosferskom pritisku. Firentinski naučnici su 1657. godine poboljšali Galilejev termoskop. Opremili su uređaj vagom i ispumpali zrak iz rezervoara (kuglice) i cijevi. To je omogućilo ne samo kvalitativno, već i kvantitativno upoređivanje tjelesne temperature. Nakon toga, termoskop je promijenjen: okrenut je naopako, umjesto vode u epruvetu je sipana rakija i posuda je izvađena. Djelovanje ovog uređaja zasnivalo se na širenju tijela kao „stalne“ tačke uzete su temperature najtoplijih i najhladnijih ljetnih temperatura. zimski dan. Svi ovi termometri su bili termometri za zrak i sastojali su se od posude s cijevi koja je sadržavala zrak odvojen od atmosfere stupcem vode, mijenjali su svoja očitavanja i zbog promjena temperature i od promjena atmosferskog tlaka.

Termometri s tekućinom su prvi put opisani 1667. godine “Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento”, gdje su opisani kao predmeti koje su dugo izrađivali vješti zanatlije, zvani “Confia”, koji zagrijavaju staklo na puhala vatra lampe i od nje pravila neverovatne i veoma delikatne proizvode. U početku su ovi termometri bili napunjeni vodom, ali su pukli kada se smrzla; Upotreba vinskog alkohola u tu svrhu počela je 1654. godine na misao velikog vojvode od Toskane Ferdinanda II. Firentinski termometri su do danas sačuvani u nekoliko primjeraka u Galilejevom muzeju u Firenci; njihova priprema je detaljno opisana.

Prvo je majstor morao napraviti podjele na cijevi, uzimajući u obzir njene relativne veličine i dimenzije kugle: podjele su nanesene rastopljenim emajlom na cijev zagrijanu u lampi, svaka deseta je označena bijelom tačkom, a ostali crnom. Obično su pravili 50 podjela na način da kada se snijeg otopi alkohol ne padne ispod 10, a na suncu ne poraste iznad 40. Dobri majstori su tako uspješno pravili takve termometre da su svi pokazivali istu temperaturnu vrijednost ispod isti uslovi, ali to nije bio slučaj mogao bi se postići ako bi se cijev podijelila na 100 ili 300 dijelova kako bi se postigla veća preciznost. Termometri su punjeni zagrijavanjem kugle i spuštanjem kraja cijevi u alkohol. Punjenje je završeno pomoću staklenog lijevka s tankim krajem koji je slobodno stao u prilično široku cijev. Nakon podešavanja količine tečnosti, otvor epruvete je zapečaćen voskom za brtvljenje, zvanim "zaptivač". Iz ovoga je jasno da su ovi termometri bili veliki i da su se mogli koristiti za određivanje temperature zraka, ali su ipak bili nezgodni za druge, raznovrsnije eksperimente, a stupnjevi različitih termometara nisu bili međusobno uporedivi.

Galileo termometar

Godine 1703. Guillaume Amontons u Parizu je poboljšao termometar za zrak, mjereći ne ekspanziju, već povećanje elastičnosti zraka svedenog na isti volumen na različitim temperaturama izlivanjem žive u otvoreni lakat; barometarski pritisak i njegove promjene su uzete u obzir. Nula takve skale trebalo je da bude „onaj značajan stepen hladnoće” pri kojem vazduh gubi svu svoju elastičnost (odnosno moderna apsolutna nula), a druga konstantna tačka bila je tačka ključanja vode. Amontonu još nije bio poznat uticaj atmosferskog pritiska na tačku ključanja, a vazduh u njegovom termometru nije bio oslobođen vodenih gasova; stoga se iz njegovih podataka dobija apsolutna nula na -239,5° Celzijusa. Drugi Amontonov zračni termometar, napravljen vrlo nesavršeno, bio je nezavisan od promjena atmosferskog tlaka: bio je to sifonski barometar, čiji je otvoreni lakat bio ispružen prema gore, napunjen jakim rastvorom potaša na dnu, uljem na vrhu i na kraju. u zatvorenom rezervoaru sa vazduhom.

Farenhajt je termometru dao moderan oblik i opisao svoj način pripreme 1723. U početku je svoje epruvete punio alkoholom i tek na kraju prešao na živu. Nulu svoje skale postavio je na temperaturu mješavine snijega sa amonijakom ili kuhinjskom solju, na temperaturi “početka smrzavanja vode” pokazivao je 32°, a tjelesnu temperaturu zdrave osobe u ustima odn. ispod pazuha bio je ekvivalentan 96°. Nakon toga je otkrio da voda ključa na 212° i da je ta temperatura uvijek bila ista sa istim stanjem barometra. Preživjeli primjeri Fahrenheit termometara odlikuju se svojom preciznom izvedbom.

Živin termometar sa Farenhajtovom skalom

Dvije konstantne tačke, topljenje leda i kipuću vodu, konačno je uspostavio švedski astronom, geolog i meteorolog Anders Celsius 1742. Ali u početku je postavio 0° na tački ključanja i 100° na tački smrzavanja. U svom djelu, Celzius “Posmatranja dva postojana stepena na termometru” govorio je o svojim eksperimentima koji pokazuju da temperatura topljenja leda (100°) ne zavisi od pritiska. Takođe je sa neverovatnom preciznošću utvrdio kako tačka ključanja vode varira sa atmosferskim pritiskom. Predložio je da se oznaka 0 (tačka ključanja vode) može kalibrirati, znajući na kojoj se razini u odnosu na more nalazi termometar.

Kasnije, nakon Celzijusove smrti, njegovi savremenici i sunarodnici, botaničar Carl Linnaeus i astronom Morten Stremer, koristili su ovu obrnutu skalu (temperaturu topljenja leda su počeli uzimati za 0°, a tačku ključanja vode za 100°). U ovom obliku, skala se pokazala vrlo zgodnom, postala je široko rasprostranjena i koristi se do danas.

Tečni termometri se zasnivaju na principu promene zapremine tečnosti koja se uliva u termometar (obično alkohol ili živa) kada se temperatura promeni okruženje. Zbog zabrane upotrebe žive zbog njene opasnosti po zdravlje u mnogim područjima aktivnosti, u toku je potraga za alternativnim punjenjima za kućne termometre. Na primjer, takva zamjena može biti legura galinstana. Sve više se koriste i druge vrste termometara.

Živin medicinski termometar

Mehanički termometri ovog tipa rade na istom principu kao i tekući termometri, ali se kao senzor obično koristi metalna spirala ili bimetalna traka.

Prozorski mehanički termometar

Postoje i elektronski termometri. Princip rada elektronskih termometara zasniva se na promeni otpora provodnika kada se promeni temperatura okoline. Elektronski termometri šireg opsega baziraju se na termoparovima (kontakt između metala sa različitim elektronegativnost stvara kontaktnu potencijalnu razliku koja ovisi o temperaturi). Najprecizniji i najstabilniji tokom vremena su otporni termometri na bazi platinaste žice ili platinastog premaza na keramici. Najviše se koriste PT100 (otpor na 0 °C - 100Ω) PT1000 (otpor na 0 °C - 1000Ω) (IEC751). Temperaturna zavisnost je skoro linearna i poštuje kvadratni zakon na pozitivnim temperaturama i jednadžbu četvrtog stepena na negativnim temperaturama (odgovarajuće konstante su vrlo male, a u prvoj aproksimaciji ova zavisnost se može smatrati linearnom). Raspon temperature −200 - +850 °C.

Medicinski elektronski termometar

Optički termometri vam omogućavaju da bilježite temperaturu promjenom nivoa osvjetljenja, spektra i drugih parametara kada se temperatura promijeni. Na primjer, infracrveni mjerači tjelesne temperature. Infracrveni termometar omogućava mjerenje temperature bez direktnog kontakta s osobom. U nekim zemljama već dugo postoji tendencija napuštanja živinih termometara u korist infracrvenih, ne samo u medicinskim ustanovama, već i na nivou domaćinstva.

Infracrveni termometar

3. Odrediti težinu tijela P = ρgV

4. Odrediti pritisak koji tijelo vrši na horizontalnu površinu P = , gdje je F=P

Eksperimentalni rad br. 12

Tema: “Proučavanje zavisnosti očitavanja termometra od spoljašnjih uslova.”

Cilj: ispitati ovisnost očitavanja termometra u zavisnosti od vanjskih uvjeta: da li sunčevi zraci padaju na termometar ili je u sjeni, na kakvoj je podlozi termometar, koje boje ekran prekriva termometar od sunčevih zraka.

Zadaci:

Vaspitno: usađivanje tačnosti, sposobnosti za timski rad;

Oprema: stolna lampa, termometar, listovi bijelog i crnog papira.

Koja je temperatura vazduha u prostoriji i napolju svakog dana? Termometar za mjerenje temperature zraka postoji u gotovo svakom domu, ali ne zna svaka osoba kako ga pravilno koristiti. Prvo, mnogi ne razumiju sam zadatak mjerenja temperature zraka. Ovaj nesporazum posebno dolazi do izražaja u vrućim ljetnim danima. Kada meteorolozi izvještavaju da je temperatura zraka u hladu dostigla 32°C, mnogi ljudi “razjašnjavaju” nešto ovako: “A na suncu je termometar prešao 50°C!” Da li takva pojašnjenja imaju smisla? Da biste odgovorili na ovo pitanje, izvršite sljedeću eksperimentalnu studiju i izvucite svoje zaključke.

Napredak rada:

Eksperiment 1. Izmjerite temperaturu zraka “na suncu” i “u hladu”. Koristite stonu lampu kao „Sunce“.

Prvi put postavite termometar na udaljenosti od 15-20 cm od lampe na stolu, drugi put, bez promjene položaja lampe u odnosu na termometar, napravite "sjenu" sa listom papira, stavljajući blizu lampe. Zabilježite očitanja termometra.

Eksperiment 2. Izmjerite temperaturu “na suncu” koristeći prvo tamnu, a zatim svijetlu podlogu ispod termometra. Da biste to učinili, stavite termometar prvi put na list bijelog papira, a drugi put na list crnog papira. Zabilježite očitanja termometra.

Eksperiment 3. Izvršite mjerenja „u sjeni“, blokirajući svjetlo iz lampe listom bijelog papira postavljenim direktno na termometar. Zabilježite očitanja termometra. Ponovite eksperiment, zamjenjujući bijeli papir crni papir.

Razmotrite rezultate provedenih eksperimenata i izvucite zaključke: gdje i kako treba postaviti termometar izvan prozora za mjerenje temperature zraka napolju?

Niz eksperimenata, kada se izvede ispravno, daje sljedeće rezultate.

Eksperiment 1 pokazuje da su očitanja termometra "na suncu" primjetno veća od očitavanja "u sjeni". Ova činjenica se mora objasniti na sljedeći način. U nedostatku sunčeve svjetlosti, temperature zraka i stola su iste. Kao rezultat razmene toplote sa stolom i vazduhom, termometar dolazi u termičku ravnotežu sa njima i pokazuje temperaturu vazduha.

Kada „sunce“ nije prekriveno listom papira, pod uticajem apsorbovanog zračenja „sunca“ temperatura stola raste, a prozirni vazduh se ovim zračenjem gotovo ne zagreva. Termometar, s jedne strane, razmjenjuje toplinu sa površinom stola, as druge strane sa zrakom. Kao rezultat, njegova temperatura je viša od temperature zraka, ali niža od temperature površine stola. Šta onda znači očitavanje termometra "na suncu"?

Uporni zaljubljenik u mjerenje temperature zraka “na suncu” može prigovoriti da ga temperatura zraka “u hladu” ne zanima kada je i sam “na suncu”. Neka to nije temperatura vazduha, već samo očitavanja termometra „na suncu“, ali ga upravo ona zanima. U ovom slučaju, rezultati eksperimenta 2 će mu biti korisni.

Eksperiment 2 pokazuje da su na bijelom papiru, koji dobro reflektira svjetlost, očitanja termometra znatno niža nego na crnom papiru koji dobro upija svjetlost i više se zagrijava. Shodno tome, nema jasnog odgovora na pitanje o očitanjima termometra „na suncu“. Rezultat će uvelike ovisiti o boji podloge ispod termometra, boji i strukturi površine balona termometra te prisutnosti ili odsustvu vjetra.

Spoljna temperatura, kada se meri daleko od objekata zagrejanih sunčevim zračenjem, isključujući direktan uticaj zračenja na termometar, ista je „na suncu“ i „u hladu“ to je jednostavno temperatura vazduha. Ali to zaista treba mjeriti samo "u sjeni".

Ali stvaranje "sjene" za termometar po sunčanom danu također nije lak zadatak. To potvrđuju i rezultati eksperimenta 3. Oni pokazuju da kada se ekran nalazi blizu termometra, zagrijavanje ekrana sunčevim zračenjem dovodi do značajnih grešaka pri mjerenju temperature zraka po sunčanom danu. Povećanje temperature će biti posebno veliko kada je ekran taman, jer takav ekran apsorbira gotovo svu energiju sunčevog zračenja koja pada na njega, a mnogo manje kada je ekran bijele boje, jer takav ekran reflektira gotovo svu energiju sunčevog zračenja. incident na njemu.

Nakon što ovo uradiš eksperimentalno istraživanje Potrebno je razgovarati o praktično važnom pitanju: kako u praksi mjeriti temperaturu zraka napolju? Odgovor na ovo pitanje mogao bi biti otprilike ovako. Ako stan ima prozor okrenut prema sjeveru, onda je iza ovog prozora potrebno ojačati vanjski termometar. Ako u stanu nema takvog prozora, termometar treba postaviti što dalje od zidova zagrijanih suncem, nasuprot slabo zagrijanih prozorskih stakala. Boca termometra mora biti zaštićena od zagrijavanja sunčevim zračenjem. Rezultati eksperimenta 3 pokazuju da se pri pokušaju zaštite termometra od sunčevog zračenja sam ekran zagrijava i zagrijava termometar. S obzirom da se bijeli ekran manje zagrijava, zaštitni ekran bi trebao biti lagan i trebao bi se nalaziti na dovoljnoj udaljenosti od termometra.

Slično se može učiniti za proučavanje ovisnosti očitanja sobnog termometra o njegovoj lokaciji. Rezultat izvršenja domaći zadatak mora postojati utvrđivanje činjenice da očitanja sobnog termometra zavise od njegove lokacije u prostoriji. Ako nas zanima temperatura zraka u prostoriji, onda moramo isključiti utjecaj zagrijanih tijela i sunčevog zračenja na nju. Termometar ne bi trebao pasti direktno na njega sunčeva svetlost, ne postavljajte termometar blizu uređaja za grijanje i rasvjetu. Termometar ne treba okačiti na spoljni zid prostorije, koji je visok i leti i zimi. smanjena temperatura u odnosu na temperaturu vazduha u prostoriji.

Eksperimentalni rad br. 13

Tema: “Određivanje procenta snijega u vodi.”

Cilj: Definiraj postotak snijeg u vodi.

Zadaci:

Obrazovni: razvijanje sposobnosti kombinovanja znanja i praktičnih vještina;

Obrazovni: razvoj logičko razmišljanje, kognitivni interes.

Oprema: kalorimetar, termometar, menzura, posuda sa sobnom vodom, mješavina snijega i vode, kalorimetrijsko tijelo.

Prva opcija

Napredak rada:

1. U kalorimetar se sa smjesom ulije toliko vode da se sav snijeg otopi. Temperatura nastale vode bila je jednaka t=0.

2. Zapišimo jednačinu toplotnog bilansa za ovaj slučaj:

m1 = cm3(t2-t1), gdje je c specifična toplota vode, specifična toplota topljenja leda, m1 masa snijega, m2 masa vode u snijegu, m3 masa izlivene vode, t je temperatura izlivene vode.

Stoga =

Potreban procenat =;

3. Vrijednost m1 + m2 može se odrediti tako što se sva voda iz kalorimetra ulije u mjerni cilindar i izmjeri ukupna težina voda m. Pošto je m= m1 + m2 + m3, onda

m1 + m2 = m - m3. dakle,

=

Druga opcija

Oprema: kalorimetar, termometar, vage i tegovi, staklo sa toplu vodu, gruda mokrog snijega, kalorimetrijsko tijelo.

Napredak rada:

1. Izvažite prazan kalorimetar, a zatim kalorimetar sa grudom mokrog snijega. Iz razlike određujemo masu grude mokrog snijega (m).

Grudva sadrži *x grama vode i *(100 - x) grama snijega, gdje je x postotak vode u grudici.

Temperatura mokrog snijega 0.

2. Sada dodajte dovoljno tople vode (mw) u kalorimetar sa grudom mokrog snijega da se sav snijeg otopi, nakon što prvo izmjerite temperaturu tople vode (do).

3. Kalorimetar izmjerimo s vodom i otopljenim snijegom i iz razlike u težinama odredimo masu dodane tople vode (mw).

4. Izmjerite konačnu temperaturu (tocm) termometrom.

5. Zapišimo jednačinu toplotnog bilansa:

cmv t = *(100 - x) + s(m+ mv) tocm.,

Gdje je c specifični toplinski kapacitet vode - 4200 J/kg , - specifična toplota topljenja snijega

3,3 *105 J/kg.

6. Iz rezultirajuće jednačine izražavamo

X=100 -

Eksperimentalni rad br. 14

Tema: “Određivanje topline fuzije leda.”

Cilj: odrediti toplinu fuzije leda .

Zadaci:

Obrazovni: razvijanje sposobnosti kombinovanja znanja i praktičnih vještina;

Obrazovni: vaspitanje tačnosti, sposobnosti za timski rad;

Razvojni: razvoj logičkog mišljenja, kognitivnog interesovanja.

Oprema: termometar, voda, led, gradirani cilindar.

Napredak rada:

1. Stavite komad leda u praznu posudu i ulijte u njega dovoljno vode iz mjernog cilindra da se sav led otopi.

2. U ovom slučaju, jednačina toplotnog bilansa će biti napisana jednostavno:

St1 (t1 - t2) = t2

gdje je m2 masa leda, mx masa sipao vodu, tx je početna temperatura vode, t2 je konačna temperatura vode, jednaka O °C, K je specifična toplina topljenja leda. Iz gornje jednačine nalazimo:

3.Masa leda se može odrediti ispuštanjem nastale vode u mjerni cilindar i mjerenjem ukupne mase vode i leda:

M = + m2 = ρadʹ, Vtot.

Pošto je m2 = M - m1, onda

Eksperimentalni rad br. 15

Target: korištenjem predložene opreme i tablice ovisnosti o tlaku zasićena para od temperature odredite apsolutnu i relativnu vlažnost u prostoriji.

Zadaci:

Obrazovni: razvijanje sposobnosti kombinovanja znanja i praktičnih vještina;

Obrazovni: vaspitanje tačnosti, sposobnosti za timski rad;

Razvojni: razvoj logičkog mišljenja, kognitivnog interesovanja.

Oprema: staklo, termometar, led, voda.

Napredak rada:

1. Najlakši način za određivanje apsolutne vlažnosti zraka je po tački rose. Da biste izmjerili tačku rose, prvo morate izmjeriti temperaturu zraka t1. Zatim uzmite običnu staklenu čašu, ulijte malo vode na sobnoj temperaturi i stavite termometar u vodu.

2. U drugoj posudi treba pripremiti mješavinu vode i leda i iz ove posude dodati malo hladne vode u čašu sa vodom i termometrom dok se rosa ne pojavi na stijenkama čaše. Morate pogledati zid čaše nasuprot nivoa vode u čaši. Kada se dostigne tačka rose, zid stakla ispod nivoa vode postaje mut zbog mnogih malih kapljica rose koje se kondenzuju na staklu. U ovom trenutku morate uzeti očitanja t2 termometra.

3. Na osnovu vrijednosti temperature t2 - tačka rose - može se iz tabele odrediti gustina ρ zasićene pare na temperaturi t2. Biće apsolutna vlažnost atmosferski vazduh. Tada iz tabele možete pronaći vrijednost gustine r0 zasićene pare na temperaturi t1. Iz pronađenih vrijednosti gustine r zasićene pare na temperaturi t2 i gustine ρ0 zasićene pare na sobnoj temperaturi t1 određuje se relativna vlažnost zrak j.

Greške mjernih instrumenata

Gustina tečnosti, metala i legura, čvrstih materija i materijala.

29. marta 1561. godine rođen je italijanski doktor Santorio - jedan od pronalazača prvog živinog termometra, uređaja koji je bio inovacija za ono vreme i bez kojeg danas niko ne može.

Santorio nije bio samo doktor, već i anatom i fiziolog. Radio je u Poljskoj, Mađarskoj i Hrvatskoj, aktivno proučavao proces disanja, “nevidljiva isparavanja” s površine kože i provodio istraživanja u području ljudskog metabolizma. Santorio je provodio eksperimente na sebi i proučavajući karakteristike ljudsko tijelo, stvorio mnoge mjerne instrumente - uređaj za mjerenje sile pulsiranja arterija, vage za praćenje promjena tjelesne mase i prvi živin termometar.

Tri pronalazača

Danas je prilično teško reći ko je tačno napravio termometar. Pronalazak termometra pripisuje se mnogim naučnicima odjednom - Galileu, Santoriu, Lordu Baconu, Robertu Fluddu, Scarpiju, Cornelijusu Drebbelu, Porteu i Salomonu de Causu. To je zbog činjenice da su mnogi naučnici istovremeno radili na stvaranju uređaja koji bi pomogao u mjerenju temperature zraka, tla, vode i ljudi.

U Galilejevim spisima nema opisa ovog uređaja, ali njegovi učenici su svjedočili da je 1597. godine stvorio termoskop - uređaj za podizanje vode zagrijavanjem. Termoskop je bio mala staklena kugla sa staklenom cijevi zalemljenom na nju. Razlika između termoskopa i modernog termometra je u tome što se u Galilejevom izumu, umjesto žive, širio zrak. Takođe, mogao se koristiti samo za suđenje relativnog stepena zagrevanja ili hlađenja tela, pošto još nije imao vagu.

Santorio sa Univerziteta u Padovi kreirao je vlastiti uređaj kojim je bilo moguće mjeriti temperaturu ljudskog tijela, ali je uređaj bio toliko glomazan da je postavljen u dvorištu jedne kuće. Santoriov izum imao je oblik kugle i duguljastu cijev na kojoj su ucrtani podjeli, slobodni kraj cijevi je bio ispunjen obojenom tekućinom. Njegov izum datira iz 1626.

Godine 1657. firentinski naučnici poboljšali su termoskop Galileo, posebno tako što su uređaj opremili vagom za perle.

Kasnije su naučnici pokušali da poboljšaju uređaj, ali svi termometri su bili vazdušni, a njihova očitavanja nisu zavisila samo od promena telesne temperature, već i od atmosferskog pritiska.

Prvi termometri za tečnost opisani su 1667. godine, ali su pucali ako bi se voda smrzla, pa su za izradu počeli da koriste vinski alkohol. Pronalazak termometra, čiji podaci ne bi bili određeni promjenama atmosferskog tlaka, dogodio se zahvaljujući eksperimentima fizičara Evangeliste Torricellija, Galileovog učenika. Kao rezultat toga, termometar je napunjen živom, okrenut naopako, u kuglu je dodan obojeni alkohol i gornji kraj cijevi je zapečaćen.

Pojedinačna vaga i živa

Dugo vremena naučnici nisu mogli da pronađu početne tačke, među kojima bi se razdaljina mogla ravnomerno podeliti.

Kao početni podaci za skalu predložene su tačke odmrzavanja leda i otopljene vode. puter, tačku ključanja vode i neke apstraktne koncepte poput "značajnog stepena hladnoće".

Termometar modernom obliku, najprikladniji za svakodnevnu upotrebu, sa preciznom mjernom skalom kreirao je njemački fizičar Gabriel Fahrenheit. Svoju metodu za stvaranje termometra opisao je 1723. godine. U početku je Farenhajt napravio dva alkoholna termometra, ali je onda fizičar odlučio da koristi živu u termometru. Farenhajtova skala se zasnivala na tri utvrđene tačke:

prva tačka bila je jednaka nula stepeni - ovo je temperatura sastava vode, leda i amonijaka;
druga, označena sa 32 stepena, je temperatura mješavine vode i leda;
treća, tačka ključanja vode, bila je 212 stepeni.
Skala je kasnije dobila ime po svom tvorcu.

Referenca
Danas je najzastupljenija Celzijeva skala, Farenhajtova skala se i dalje koristi u SAD i Engleskoj, a Kelvinova skala se koristi u naučnim istraživanjima.
Ali švedski astronom, geolog i meteorolog Anders Celsius je bio taj koji je 1742. konačno uspostavio obje stalne tačke – topljenje leda i kipuću vodu. Podijelio je udaljenost između tačaka na 100 intervala, pri čemu je broj 100 označavao tačku topljenja leda, a 0 tačku ključanja vode.

Danas se Celzijeva skala koristi obrnuta, odnosno tačka topljenja leda se uzima kao 0°, a tačka ključanja vode kao 100°.

Prema jednoj verziji, vagu su "preokrenuli" njegovi savremenici i sunarodnici, botaničar Carl Linnaeus i astronom Morten Stremer, nakon Celzijusove smrti, ali prema drugoj, sam Celsius je preokrenuo svoju vagu po Stremerovom savjetu.

Godine 1848. engleski fizičar William Thomson (Lord Kelvin) dokazao je mogućnost stvaranja apsolutne temperaturne skale, gdje je referentna tačka vrijednost apsolutne nule: -273,15 °C - na ovoj temperaturi dalje hlađenje tijela više nije moguće.

Već sredinom 18. vijeka termometri su postali trgovački artikal, a izrađivali su ih zanatlije, ali su termometri u medicinu došli mnogo kasnije, sredinom 19. stoljeća.

Moderni termometri

Ako je u 18. veku bio „bum“ otkrića u oblasti sistema za merenje temperature, danas se sve više radi na stvaranju metoda za merenje temperature.

Opseg primjene termometara je izuzetno širok i ima posebno značenje Za savremeni život osoba. Termometar izvan prozora javlja temperaturu napolju, termometar u frižideru pomaže u kontroli kvaliteta skladištenja hrane, termometar u rerni omogućava vam da održavate temperaturu tokom pečenja, a termometar meri telesnu temperaturu i pomaže u proceni uzroka lošeg stanja. zdravlje.
Toplomjer je najčešći tip toplomjera i to je onaj koji se može naći u svakom domu. Međutim, živini termometri, koji su nekada bili briljantno otkriće naučnika, sada postepeno postaju stvar prošlosti kao nesigurni. Živi termometri sadrže 2 grama žive i imaju najveću tačnost u određivanju temperature, ali ne samo da morate pravilno rukovati njima, već i znati šta učiniti ako se termometar iznenada pokvari.
Živini termometri se zamjenjuju elektronskim ili digitalnim termometrima, koji rade na bazi ugrađenog metalnog senzora. Postoje i posebne termalne trake i infracrveni termometri.

Temperaturne skale. Postoji nekoliko stupnjevanih temperaturnih skala, a temperature smrzavanja i ključanja vode se obično uzimaju kao referentne točke. Sada je najčešća skala na svijetu Celzijusova skala. Godine 1742. švedski astronom Anders Celsius predložio je skalu termometra od 100 stepeni u kojoj je 0 stepeni tačka ključanja vode na normalnim temperaturama. atmosferski pritisak a iznad 100 stepeni je temperatura topljenja leda. Podjela skale je 1/100 ove razlike. Kada su se termometri počeli koristiti, pokazalo se da je zgodnije zamijeniti 0 i 100 stepeni. Možda je u tome sudjelovao Carl Linnaeus (predavao je medicinu i prirodne nauke na istom Univerzitetu u Upsali gdje je Celzius predavao astronomiju), koji je davne 1838. predložio da se temperatura topljenja leda uzme kao temperatura 0, ali očigledno nije smislio drugu referentnu tačku . Do danas se Celzijusova skala donekle promijenila: 0°C se i dalje smatra temperaturom topljenja leda na normalan pritisakšto zapravo ne zavisi od pritiska. Ali tačka ključanja vode pri atmosferskom pritisku sada je 99,975°C, što ne utiče na tačnost merenja gotovo svih termometara osim onih specijalnih preciznih. Poznate su i temperaturne skale Farenhajta Kelvina Reaumura i drugih Farenhajtova temperaturna skala (u drugoj verziji koja je usvojena od 1714. godine) ima tri fiksne tačke: 0° je odgovaralo temperaturi mješavine ledene vode i amonijaka 96° - tijela. temperatura zdrave osobe (ispod pazuha ili u ustima). Referentna temperatura za poređenje različitih termometara uzeta je kao 32° za tačku topljenja leda. Farenhajtova skala se široko koristi u zemljama engleskog govornog područja, ali se gotovo nikada ne koristi u naučnoj literaturi. Za konverziju Celzijusove temperature (°C) u temperaturu Farenhajta (°F) postoji formula °F = (9/5)°C + 32, a za obrnutu konverziju postoji formula °C = (5/9)(° F-32) ). Obje skale - i Farenhajtova i Celzijusova - vrlo su nezgodne kada se eksperimenti izvode u uslovima u kojima temperatura pada ispod tačke smrzavanja vode i izražava se kao negativan broj. Za takve slučajeve uvedene su apsolutne temperaturne skale koje se baziraju na ekstrapolaciji na takozvanu apsolutnu nulu – tačku u kojoj bi molekularno kretanje trebalo prestati. Jedna od njih se zove Rankineova skala, a druga je apsolutna termodinamička skala; temperature se mjere u stepenima Rankine (°Ra) i kelvina (K). Obe skale počinju na temperaturi apsolutne nule, a tačka smrzavanja vode odgovara 491 7° R i 273 16 K. Broj stepeni i kelvina između tačke smrzavanja i ključanja vode na Celzijusovoj skali i apsolutne termodinamičke skale je isti i jednako 100; za Farenhajtovu i Rankineovu skalu isto je, ali jednako 180. Celzijusovi stepeni se pretvaraju u kelvine koristeći formulu K = °C + 273 16, a stepeni Farenhajta se pretvaraju u Rankineove stepene koristeći formulu °R = °F + 459 7. je već dugo uobičajena u Evropi Reaumurova skala koju je 1730. godine uveo Rene Antoine de Reaumur. Nije građen proizvoljno kao Farenhajtova skala, već u skladu sa termičkom ekspanzijom alkohola (u omjeru 1000:1080). 1 stepen Reaumura je jednak 1/80 temperaturnog intervala između tačaka topljenja leda (0°R) i kipuće vode (80°R), tj. 1°R = 1,25°C 1°C = 0,8°R. ali je sada neupotrebljiv.