Температура та термометри

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Первинні та вторинні властивості

Поділ властивостей на первинні та вторинні, що послужило підставою для філософського дуалізму, є характерна особливість галилеевой фізики. На такій же позиції стояв Демокріт, що йшов з релятивізму Протагора (480 ... 410гг. До н.е.). Відомий уривок з «Пробірник», де Галілей відтворює міркування Демокріта: «... я цілком розумію, що, як тільки я уявляю що-небудь тілесне, матеріальне, я повинен разом з тим розуміти, що вона обмежена, має ту чи іншу форму , велике чи мале по відношенню до інших речей, знаходиться в тому чи іншому місці, в той чи в інший момент часу, рухається або нерухомо, стосується чи не стосується іншого тіла, існує в єдиному тілі, в декількох або в багатьох, і ніяка уява не може відірвати річ від цих умов. Але те, що вона повинна бути білою або червоною, гіркою або солодкою, звучала або німий, погано чи добре пахне, - не розумію, чому я повинен змусити себе вважати, що речі повинні обов'язково супроводжувати ці характеристики. Навпаки, якщо б почуття не служили нам провідниками відчуттів, можливо, не виникло б і розмови, і навіть самого уявлення про них. Тому я думаю, що всі ці смаки, запахи, кольори і т.д. з точки зору предмета, в якому, здавалося б, вони перебувають, суть не що інше, як одні лише найменування, місцем їх перебування є лише відчувається тіло, так що якщо прибрати відчувають тварина, то будуть усунуті і знищені всі ці властивості. Тому ми хотіли б вірити, що, так само як цим властивостям присвоєні назви, відмінні від назв інших, первинних і реальних явищ, так само і в дійсності вони від них відмінні ».

Щоб ще краще пояснити сказане, Галілей переходить незабаром до прикладів дотикових відчуттів, які укладені в нас, а не в тілах, до яких ми торкаємося, потім до запаху, смаку, звуку, «... які, я думаю, поза живої істоти не більше ніж найменування ».

Нарешті, «тепло», тобто те, що ми тепер називаємо температурою, є для Галілея чуттєвим ознакою: «... я надто схильний думати, що тепло носить такий же характер і що ті речовини, які змушують нас відчувати тепло і які ми називаємо спільним ім'ям« полум'я », представляють собою безліч дрібних частинок тієї чи іншої форми, що рухаються з тією чи іншою швидкістю, які, зустрічаючись з нашим тілом, проникають в нього з найбільшим спритністю, їхній дотик, що здійснюється при проходженні в нашу тканину і відчувається нами, і є той вплив, який ми називаємо теплом, приємним або неприємним в залежності від величини і більшою чи меншою швидкості цих малих частинок, які колють і пронизують нас ».

Тут ще немає кінетичної теорії тепла, оскільки галілеївські мінімальні тільця - це частинки вогню, а не матеріальні молекули. І все ж це був перший крок до кінетичної теорії, що затвердилася в наступному столітті.

Досвід з термоскопом

Особливої ​​згадки заслуговує досвід Галілея з термоскопом, який також відноситься до падуанський період, приблизно до 1597г. Експеримент важливий не тим, що послужив приводом для подальших дискусій про пріоритет у винаході термометра, а з-за нового антіарістотелева способу мислення, який проявляється і в задумі і в здійсненні досвіду. Досвід полягає в наступному. Руками зігрівають колбу розміром з яйце; колба має довге і тонке, як пшеничний стебло, шийку, опущене в чашу з водою. Якщо забрати руки з колби, то вода з чаші у міру охолодження посудини почне підніматися в шийку. Бенедетто Кастеллі, колишній учень Галілея, пише в 1638г.: «Цей ефект вищезгаданий синьйор Галілей використовував для виготовлення інструменту для визначення ступеня спеки та холоду».

Жодному перипатетик і в голову б не прийшла можливість вимірювання ступеня тепла і холоду, тому що, згідно з їх вченням, холод і тепло - це різні властивості, перемішані в матерії. Галілей же навчав, а пізніше (у 1623г.) І прямо написав у «Saggiatore» («Пробірник»), що холод не є позитивною якістю, а є лише відсутність тепла, холод перебуває не в матерії, а в чутливому тілі.

Флорентійські термометри

Примітивний повітряний термоскоп Галілея Торрічеллі перетворив в рідинний (спиртовий) термометр. Його конструкція була настільки поліпшена Торрічеллі та членами Академії дослідів і виявилася настільки зручною для різних застосувань, що в XVII столітті «флорентійські термометри» стали знамениті. Вони були введені в Англії Бойл і поширилися у Франції завдяки астроному Бульо (1605 ... 1694), що отримав в дар такий термометр від польського дипломата.

У 1694г. один з членів Академії дослідів Карло Ренальдіні (1615 ... 1698) перший запропонував прийняти як фіксованих температур при градуюванні термометра температуру танення льоду і температуру кипіння води. Ренальдіні був підтриманий у 1742г. астрономом Цельсієм (1701 ... 1744), що запропонував стоградусную шкалу з точкою «0», відповідної кипіння води, і точкою «100», яка відповідає її замерзання. Зміна напрямку шкали було вироблено в 1750г. іншим астрономом, Мартіном Штремером (1707 ... 1770).

Кільце Гравезанда

У процесі дослідження теплоти члени Академії дослідів, бажаючи довести, що всі тіла розширюються при нагріванні, запропонували досвід, який і зараз повторюється в школах і відомий як «кільце Гравезанда», але замість кулі, який в холодному стані може пройти крізь кільце, а в гарячому не проходить, члени Академії застосовували циліндр. Вони показали також, що теплове розширення рідин більше, ніж твердих тіл, і мали ясне поняття про теплоємності.

У 1702г. Гійом Амонтоном (1663 ... 1703) удосконалив повітряний термометр Галілея, сконструювавши термометр, в основному збігається з сучасним газовим. Термометр Амонтоном представляв собою U-подібну скляну трубку, більш короткий коліно якої закінчувалося резервуаром, що містить повітря; у довге коліно наливалася ртуть у кількості, необхідній для підтримки сталості об'єму повітря в резервуарі. По висоті стовпа ртуті визначалася температура. Цікаво, що з цим інструментом, зустрінутим дуже несхвально, Амонтоном прийшов до поняття абсолютного нуля, який за його даними відповідав -239,5 ° С. Ламберт повторив досліди Амонтоном з більшою точністю і теж прийшов до поняття абсолютного нуля, яке він висловлює так: «Ступінь тепла, рівна нулю, може бути фактично названа абсолютним холодом. Значить, при абсолютному холоді об'єм повітря дорівнює або майже дорівнює нулю. Можна сказати, що при абсолютному холоді повітря стає настільки щільним, що його частки абсолютно стикаються один з одним, так що повітря стає непроникним ».

Фаренгейт і Реомюр

Вирішальне удосконалення конструкції термометра справив німець Габріель Даніель Фаренгейт (1686 ... 1736), який скористався ідеєю Олафа Ремер. Фаренгейт виготовляв ртутні і спиртові термометри тієї форми, яка застосовується і зараз. Успіх його термометрів слід шукати у введеному ним новий метод очищення ртуті, крім того, перед запаювання він кип'ятив рідина в трубці. Його термометрична шкала (у другому варіанті, прийнятому з 1714г.) Мала три фіксовані точки: 0 ° відповідав температурі суміші води, льоду й нашатирю, 96 ° - температурі тіла здорової людини (під пахвою або в роті). В якості контрольної температури для звірки різних термометрів було прийнято значення 32 ° для точки танення льоду.

Рене Антуан Фершо де Реомюр (1683 ... 1757) не схвалював застосування ртуті в термометрах внаслідок малого коефіцієнта розширення ртуті. У 1730г. він запропонував застосовувати в термометрах спирт і ввів шкалу, побудовану не довільним чином, як шкала Фаренгейта, а відповідно до тепловим розширенням спирту. І оскільки Реомюр знайшов, що застосовуваний ним спирт, змішаний в пропорції 5:1 з водою, розширюється щодо 1000:1080 при зміні температури від точки замерзання до точки кипіння води, то запропонував шкалу від 0 до 80 °. До цих двох шкалах додалася шкала Цельсія-Штремером. До кінця сторіччя число різних шкал швидко зросла. У «пірометрії» Ламберта наводиться 19 шкал. На щастя, зараз застосовуються лише три описані вище шкали, і цього теж дуже багато.

Історія встановлення метричної системи служить наочним прикладом того, як важко зупинитися на будь-якій системі заходів, подолавши для цього силу традицій, розходження інтересів виробників і національні почуття. Прикладом служить таблиця

У 1747г. голландець Петер ван Мушенбрек (1692 ... 1761), перший автор систематичного курсу фізики, використовував розширення залізного бруска для вимірювання температури плавлення ряду металів. Мушенбреку ми зобов'язані першими досвідченими дослідженнями теплового розширення твердих тіл, яке він реєстрував за допомогою механізму з зубчаток і важелів, схожого з демонстрованим зараз в школі.

Список літератури

Галілей Г. пробірних справ майстер - М., 1987.

Голін Г.М., Филонович С. Р. Класики фізичної науки (з найдавніших часів до початку XX в) М.: Вищ. Шк., 1989.

Маріо Льоцці Історія фізики / Пер. з іт. Е. Л. Бурштейна М.: Світ, 1970.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Історія та історичні особистості | Доповідь
17.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Температура тіла
Температура тіла та її регуляція
Температура в природі і техніці
Температура ефіру і червоні зсуви
Температура тіла лікарські препарати
Що таке базальна температура і як її вимірювати
Температура її вплив на природні процеси
Дослідження розбавлювача димових газів по каналу регулювання витрата повітря температура димових
© Усі права захищені
написати до нас