Социально-методический центр поддержки СО НКО Московской области

Как отличить ртутный градусник от безртутного

Главная » Как отличить

Как отличить

Автор orfeus На чтение 4 мин Опубликовано 19.11.2021 Обновлено 19.11.2021

Приходилось ли вам в детстве, разбив ненароком градусник, слышать встревоженные возгласы взрослых «Нельзя! Не трогай»? А когда вы становились постарше, выслушивать бесконечные рассказы о коварстве такого симпатичного и проворного ртутного шарика, который может отравить все ваше семейство, если его вовремя не обезвредить, и о том, какие опасности ждут неосторожных? Прошли годы, вчерашние мальчики и девочки стали папами и мамами, и сегодня уже они предупреждают своих непосед: «Не трогай градусник, а то получишь! Не прикасайся к ртути, а то отшлепаю!».

При этом в продаже давным-давно имеются не только электронные термометры, которые, впрочем, тоже нежелательно ронять и швырять, но и безртутные градусники, которые внешне почти неотличимы от нашего старого спутника — ртутного термометра.

И все же один вид разбившегося градусника вызывает тревогу, особенно если вы купили давным-давно и не помните, что за штучка лежит у вас в аптеке — ртутный термометр или его безобидный «двойник». А если это ЧП произошло в детском саду, в школе или в детском клубе, тревога взрослых превышает все мыслимые пределы. Так как же отличить ртутный термометр от градусника, в котором нет ртути, чтобы решить, какие действия предпринять — вызывать ли команду профи, которые обезвредят опасный медицинский прибор, или спокойно выкинуть то, что осталось от градусника, в мусорную корзину, следя лишь за тем, чтобы на полу и особенно в дальних углах не осталось ни одного, даже самого крошечного осколка?

Начнем со способа, который позволяет отличить опасный ртутный термометр от его почти идентичного «близнеца». Внутри такого градусника, как и внутри его термометра со ртутью, находится тоненькая трубочка, заполненная каким-то светлым веществом. Но это не опасная ртуть, а всего лишь галистан (сокращенное и более удобопроизносимое название для смеси трех металлов — галлия, индия и олова), который не отравляет воздух.

Итак, как все мы помним из школьного курса химии, а кто запамятовал, тот вспомнит об этом сейчас, ртуть — один из самых тяжелых металлов. Если вы опустите традиционный ртутный градусник и такой же на вид, но не содержащий ртути термометр, в воду, то увидите, что безртутный градусник будет плавать, ртутный же камнем пойдет ко дну.

Кстати, хотя галистан не испаряется на открытом воздухе, при проникновении в организм он оказывается столь же опасным, как и ртуть. А ведь крохотные кусочки серебристого металла могут нечаянно проглотить и дети и домашние животные. Вот почему, если градусник с галистаном внутри все же расколется, нужно аккуратно, с помощью кусочка плотной фольги или кисточки из канцелярского магазина, собрать эти крохотные шарики. Делать это с помощью универсальной влажной тряпочки или губки не рекомендуется, потому что частички галлистана могут при этом растереться и прилипнуть не только в губке, но и к полу или столу. Ничего хорошего, друзья, в этом нет!

И еще одно отличие галистана от ртути: он окрашивается то, с чем соприкасается, будь то пол, столешница или скатерть, так что если красящий эффект налицо, перед вами не ртуть, а галистан, который придется убирать с помощью все той же фольги, лучше всего — пищевого назначения. Фольга защитит ваши руки от небезопасной смеси, которая может не смыться как следует, даже если вы хорошенько будете тереть ладони и пальцы губкой и намыливать их изо всех сил.

Вполне возможно также, что вы обзавелись спиртовым термометром. Отличить его от ртутного градусника и вовсе легче легкого: шкала ртутного градусника окрашена в серовато-зеленый цвет, напоминающий окраску ивовой коры, в то время как у спиртового термометра она ярко-красная, словно кровь или сок малины. Для того, чтобы отличить ртутный термометр от спиртового, не потребуется даже ванночка с водой! Если спиртовой термометр разобьется, вы можете без тревог выбросить его.

Ну, а если вам «посчастливилось» разбить ртутный градусник, лучше всего не пытаться удалить опасный металл самостоятельно, а вывести из квартиры всех членов семьи, удалить домашних животных и вызвать команду по демеркуризации, она же «Служба ртути», которая знает, что делать в таких случаях. Проще же всего отказаться от ртутного термометра и приобрести любой из его безопасных или относительно безопасных аналогов, не постояв за расходами.

История термометра | Наука и жизнь

Термометр, так глубоко вошедший в наш быт, имеет свою весьма занимательную историю.

Рис. 1. Слева — воздушный термометр Галилея; справа — аналогичный термометр Ван-Дреббеля. Рис. 2. Усовершенствованный термометр Ван-Дреббеля. Рис. 3. Термометр флорентийских академиков.

Рис. 4. Термометр с очень длинной, причудливо изогнутой трубкой.

Рис. 5. Термометр со стеклянными поплавками — «картезианскими водолазами». Рис. 6. Термометр в виде черепахи для измерения подмышкой температуры человеческого тела.

Рис. 7. Схема устройства болометра.

‹

›

Открыть в полном размере

Идея создания прибора для измерения температуры впервые возникла у голландского естествоиспытателя Ван-Гельмонта (1577—1644), а первый «термометр» был сконструирован итальянским физиком Галилеем в 1597 г. Он состоял из стеклянной трубочки с шаровидным расширением на одном конце. В открытое горлышко трубки была введена капелька ртути.

При изменении температуры воздуха внутри шарика ртутная «пробка» соответственно то поднималась, то опускалась.

Однако фактическим изобретателем термометра считают голландца Ван-Дреббеля (1572—1632). Его заслуга в том, что он использовал для своего прибора способность газов значительно изменять свой, объем при относительно малых колебаниях температуры. Он взял довольно большой сосуд, до половины наполненный водой, и стеклянную трубочку с шарообразным расширением на одном ее конце. Её закупоренный конец был опущен под воду и там открыт. В результате вода осталась только в части трубки. При нагревании шара, вследствие расширения находившегося в нем воздуха, наблюдалось понижение уровня воды в трубке, и наоборот.

В дальнейшем Ван-Дреббель упростил свой термометр, причем введение воды в коленчатую трубку производилось путем сильного нагревания шара и последующего его охлаждения.

Вскоре ввиду относительно высокой температуры замерзания вода была заменена смесью из трех частей воды и одной части азотной кислоты. Для окрашивания сюда добавляли немного медного купороса. Хотя такие термометры были весьма чувствительны, однако они, в сущности, являлись «баротермоскопами», т. с. приборами, показания которых зависели от изменений атмосферного давления.

Первый термометр в современном смысле слова был сконструирован во Флорентийской академии (Италия). Он состоял из стеклянной трубочки, закрытой наверху и соединенной нижним концом со стеклянным полым шариком. Термометрической жидкостью служил подкрашенный винный спирт. Для наполнения резервуара шарик термометра сильно нагревали, в результате чего воздух разрежался настолько, что большая его часть выходила наружу. Затем открытый конец трубки погружали в окрашенный спирт, который поднимался в ней и заполнял не только ее, но и шарик. После этого термометр охлаждали так, чтобы осталась пустой приблизительно половина трубки, и запаивали открытый ее конец.

Это было слишком сложно.

В дальнейшем прибор наполняли окрашенным спиртом настолько, чтобы спирт заполнил приблизительно четверть длины трубки, и нагревали до тех пор, пока жидкость не поднималась почти до верхушки трубки (при предельно выкачанном воздухе), и тотчас же трубку запаивали. Изготовленные таким путем термометры были почти так же чувствительны, как и современные.

Значительно позже обнаружили, что размеры шарика резервуара не должны быть слишком большими, а кроме того, — что теплота должна передаваться, по мере возможности, его центральной частью. В результате появились термометры, сплющенные настолько причудливо, что они напоминали, по выражению современника, «даму, играющую в трик-трак». Для компактности вместо прямолинейных трубок применяли изогнутые несколько раз причем каждый физик делал их по-своему: флорентийские академики помещали ноль своей шкалы против того места, где устанавливался столбик жидкости термометра, поставленного в подвале их обсерватории. Другие принимали за ноль температуру максимальных зимних морозов. В термометрах того времени отмечали также деление «жарко», определяя его прикладыванием к руке лихорадочного больного в моменты пароксизмов или подвергая действию прямых лучей солнца в один из наиболее знойных летних дней.

В середине XVII в. известный физик Роберт Бойль (1627—1691) предложил принять за исходную точку температуру замерзания воды. Однако вскоре обнаружили, что для построения шкалы одной исходной точки недостаточно. Делансэ в своем труде о теплоте писал:

«Надо зимой проследить процесс замерзания воды и сделать на шкале термометра соответствующую пометку. Положите немного сливочного масла на шарик того же термометра и сделайте на его шкале вторую пометку против верхушки столбика в момент плавления масла. Расстояние на шкале между полученными двумя пометками разделите пополам и получите место третьей пометки — средней температуры между холодом и жаром. Каждый из полученных двух интервалов а свою очередь разделите на десять равных частей, кроме того, нанесите по четыре таких же деления ниже точки замерзания воды и выше точки плавления масла. В результате получите пятнадцать делений для холода и столько же для тепла».

Для повышения чувствительности термометров старались максимально увеличить длину трубок, которая доходила до 1 м! Однако такие термометры были слишком громоздки, и их перевозка была затруднительна.

Поэтому пытались уменьшить, габарит термометров, делая ряд изгибов трубки.

В 1694 г. Шарль Ренальдини в Павии (Италия) изготовил термометр, нулевое деление которого было установлено после помещения шарика в смесь воды со льдом; вторая пометка соответствовала температуре кипящей воды. Ньютон (1643—1727) для установления верхней точки брал не спирт, а льняное масло, имеющее более высокую точку кипения. Его шкала состояла из шести делений, соответствовавших следующим температурам: 1° — тающего льда, 2° — человеческой крови, 3° — плавления воска, 4° — кипения воды, 6° — плавления сплава свинца, висмута и олова и 6° — плавления чисто свинца.

В середине XVII в. появилось несколько весьма интересных термометров. Один из них назывался «Картезианским водолазом» и состоял из продолговатого хрустального сосуда длиной 10—12 см и диаметром около 5 см. Этот сосуд герметически закрыт, и только в верхней его части имеется небольшое количество воздуха. Остальное пространство заполнено разбавленным спиртом, в котором плавают 10—12 маленьких шариков разного веса, имеющих форму слезы и изготовленных из тонкого дутого стекла и наполненных воздухом. При достаточном понижении температуры эти шарики всплывают на поверхность жидкости, а при повышении температуры окружающего пространства снова погружаются в жидкость на разную глубину. При очень высокой температуре все шарики опускаются на дно хрустального сосуда.

Делансэ по поводу такого термометра отметил: «Благодаря ему стало возможным обнаруживать усиление и ослабление лихорадки». Для этой цели были изготовлены специальные термометры аналогичного типа, имевшие форму маленькой черепахи, чтобы их было удобно вкладывать подмышку.

В процессе дальнейшего усовершенствования термометров особенно важным моментом была замена спирта ртутью, обладающей следующим основными преимуществами: она — хороший проводник тепла и быстро реагирует на перемены температуры окружающего пространства, не замерзает при обычных низких температурах и не кипит при сравнительно высоких, не смачивает стекла.

Голландский физик Даниэль Фаренгейт (1686—1736) впервые сконструировал (1714 г. ) сравнимые термометры, использовав для них в качестве термометрической жидкости винный спирт. Ноль был поставлен против верхушки столба спирта при погружении резервуара в замораживающую смесь определенных количеств льда, воды и морской соли. Температура тающего льда по шкале Фаренгейта 32°. Кроме того, имеется еще третья постоянная точка, соответствующая нормальной температуре здорового человека, измеряемой во рту или подмышкой. В дальнейшем Фаренгейт внес в свой термометр два существенных улучшения: третьей точкой он установил температуру кипящей воды (212°) и заменил спирт ртутью. Шкала Фаренгейта и теперь применяется в Англии и США. Чтобы перевести градусы Фаренгейта в современные градусы Цельсия, надо из данного числа вычесть 32 и полученный остаток помножить на 5/9. И, наоборот, для перевода градусов Цельсия в градусы Фаренгейта число их следует помножить на 9/5 и к произведению прибавить 32. Французский физик Рене Антуан Реомюр изготовил в 1730 г. термометры с жидкостью, состоявшей из такой смеси воды со спиртом, что объем ее увеличивался в отношении 80/1000 при изменении температуры от ноля (тающий лед) до 80° (кипящая вода). Промежуток между этими отметками был разделен на 80 равных частей. Термометры Реомюра быстро распространились во Франции и Италии, однако качество их было хуже, чем ртутных.

Для этого периода характерно многообразие типов термометров и шкал: почти в каждой стране имелись свои,. Так например, Королевское физическое о-во в Лондоне применяло термометры со шкалой Реомюра, причем наряду с цифрами градусов была проставлены словесные обозначения, а именно: против 0 стояло «Очень жарко», 25° — «Жарко», 45° — «Умеренно» и 65° — «Мороз». Порядок обозначений был обратный— чем больше число градусов, тем ниже температура.

Последнее усовершенствование обозначений шкалы свел шведский ученый Андерс Цельсий (1701— 1744), предложивший деление всей шкалы на 100 градусов и указавший «а необходимость только двух постоянных точек — таяния льда и кипения воды. Эта конструкция термометров принята повсеместно и до сих пор применяется в науке и технике, а также и в повседневной жизни.

Измерение более высоких температур, неосуществимое ртутными термометрами (свыше 300°), производят специальными приборами — «пирометрами», основанными на измерении оптических или электрических свойств некоторых тел. Электрические пирометры бывают двух видов: одни основаны на изменении сопротивления проводников пропорционально повышению или понижению температуры, а другие — на изменении напряжения термоэлектрических токов.

Измерение еще больших температур, недоступное этим двум типам пирометров, производят приборами, основанными на измерении излучения накаленного тела. Различают два типа таких пирометров: оптический, при котором сравнивают интенсивность излучения данного тела с интенсивностью нормального излучателя, и радиационный, измеряющий общее количество энергии, излученное накаленным телом. Пользуясь такими пирометрами, можно измерять температуры до 2000°.

Для особо точных измерений температур служат так называемые «болометры» — чрезвычайно чувствительные приборы, основанные на измерении сопротивления тонкой платиновой проволоки при изменениях температуры. С помощью болометра удается измерять температуры менее одной миллионной доли градуса. В этом приборе изменения сопротивления металлической нити измеряют при помощи мостика Унтстона. Пределы применения болометра: абсолютный нуль — 273° и температура плавления платины — около 3000°.

La nature 1937, № 3015, 15/ХII.

Взлеты и падения термометров | Глава 1: Материя — твердые тела, жидкости и газы

• Скачать
• Электронная почта
• Распечатать
• Добавить в закладки или поделиться

Тебе это нравится? Не нравится ? Пожалуйста, найдите время, чтобы поделиться с нами своими отзывами. Спасибо!

Урок 1.3

Ключевые понятия

• Принцип работы термометра является примером нагрева и охлаждения жидкости.
• При нагревании молекулы жидкости в термометре движутся быстрее, заставляя их немного отдаляться друг от друга. Это приводит к движению термометра вверх.
• При охлаждении молекулы жидкости в термометре движутся медленнее, в результате чего они немного сближаются. Это приводит к движению термометра вниз.

Резюме

Учащиеся внимательно рассмотрят части термометра. Поместив термометр в горячую и холодную воду, учащиеся увидят анимацию молекулярной модели жидкости в термометре. Затем учащиеся нарисуют модель молекул термометра после того, как его поместили в горячую, а затем в холодную воду.

Задача

Основываясь на экспериментальных наблюдениях, учащиеся описывают на молекулярном уровне, почему жидкость в термометре поднимается вверх при нагревании и опускается при охлаждении.

Оценка

Загрузите лист с заданиями учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в задании. Рабочий лист будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

• Убедитесь, что вы и учащиеся носите подходящие защитные очки.
• Учащиеся должны соблюдать осторожность при обращении с горячей водой из-под крана.
• При использовании изопропилового спирта прочитайте и соблюдайте все предупреждения на этикетке. Изопропиловый спирт легко воспламеняется. Держите его подальше от источников пламени или искр.

Материалы для каждой группы

• Студенческий термометр
• Лупа
• Холодная вода
• Горячая вода (около 50 °С)

Примечания к материалам

Студенческие термометры можно приобрести у Sargent Welch (WL5679), Flinn Scientific (AP5406) ​​и у других поставщиков.

1. Узнайте, что ученики знают о термометрах.

   Поднимите спиртовой термометр и спросите учащихся:

   Как вы думаете, почему жидкость в термометре движется вверх и вниз при нагревании и охлаждении?

   Учащиеся должны понимать, что движение жидкости в термометре связано с движением молекул жидкости при их нагревании и охлаждении. Напомните учащимся, что при нагревании молекулы движутся быстрее и немного дальше друг от друга. Молекулы также движутся медленнее и немного сближаются при охлаждении.

   Скажите учащимся, что они будут применять свое понимание того, что происходит, когда жидкости нагреваются и охлаждаются, чтобы объяснить, как работает термометр.

   Дайте каждому учащемуся лист с заданиями.

   Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе задания. Разделы «Объясните это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это» Дальнейшие разделы рабочего листа будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

2. Выполните упражнение, чтобы выяснить, что заставляет жидкость в термометре подниматься и опускаться.

   Вопрос для расследования

   Что заставляет жидкость в термометре подниматься и опускаться?

   Материалы для каждой группы

   • Студенческий термометр
   • Лупа
   • Холодная вода
   • Горячая вода (около 50 °С)

   Процедура

   1. Посмотрите внимательно на части термометра.

      1. Посмотрите внимательно на свой термометр. Жидкость внутри, вероятно, представляет собой спирт, окрашенный в красный цвет.

      2. Потренируйтесь читать температуру в °C, держа глаз на одном уровне с верхней частью красной жидкости. Какая температура?

      3. Используйте лупу, чтобы внимательно рассмотреть термометр спереди и сбоку. Посмотрите на колбу и тонкую трубку, в которой находится красная жидкость.

      4. Поместите большой или указательный палец на красную лампочку и посмотрите, движется ли красная жидкость в тонкой трубке.

   2. Обратите внимание на красную жидкость в термометре, когда он нагревается и охлаждается.

      1. Поместите термометр в горячую воду и наблюдайте за красной жидкостью. Держите его в горячей воде, пока жидкость не перестанет двигаться. Запишите температуру в °C.

      2. Теперь опустите термометр в холодную воду. Держите его в холодной воде, пока жидкость не перестанет двигаться. Запишите температуру в °C.

   Ожидаемые результаты

   Красная жидкость поднимается в горячей воде и опускается в холодной. У студентов будет возможность связать эти наблюдения с объяснением на молекулярном уровне того, почему жидкость движется так, как она это делает.

   Если у вас есть время, вы можете предложить учащимся выбрать температуру где-то между температурой холодной и горячей воды, а затем попытаться объединить количество горячей и холодной воды, чтобы достичь этой температуры за одну попытку. Они видят, как близко они могут подобраться.

3. Запись и обсуждение наблюдений учащихся

   После выполнения задания дайте учащимся время записать свои наблюдения, ответив на следующие вопросы в листе задания. Когда они ответят на вопросы, обсудите их наблюдения всей группой.

   1. Основываясь на том, что вы знаете о движении молекул в горячих жидкостях, объясните, почему жидкость в термометре поднимается вверх при нагревании.
   2. Основываясь на том, что вы знаете о движении молекул в холодных жидкостях, объясните, почему жидкость в термометре опускается при охлаждении.
   3. Как вы думаете, почему трубка с красной жидкостью такая тонкая?
   4. Как вы думаете, для чего нужна большая внешняя труба?

   При нагревании молекулы красной жидкости внутри термометра движутся быстрее. Это движение конкурирует с притяжением молекул друг к другу и заставляет молекулы расходиться немного дальше друг от друга. Им некуда идти, кроме как вверх по трубе. Когда термометр помещают в холодную воду, молекулы замедляются, и их притяжение немного сближает их, опуская в трубку. Красная жидкость находится в очень тонкой трубке, так что будет заметна небольшая разница в объеме жидкости. Большая внешняя трубка служит двум целям: защищает хрупкую внутреннюю трубку и действует как увеличительное стекло, помогая лучше видеть красную жидкость.

4. Покажите анимацию молекул жидкости в термометре при их нагревании и охлаждении.

   Примечание. Молекулы спирта состоят из разных атомов, но в модели, показанной на анимации, молекулы представлены в виде простых красных сфер.

   Показать анимацию молекулярной модели Нагрев и охлаждение термометра.

   Укажите, что при нагревании термометра молекулы движутся быстрее, расходятся немного дальше друг от друга и поднимаются по трубке. Когда термометр охлаждается, молекулы движутся медленнее, сближаются и движутся по трубке. Помогите учащимся осознать, что притяжение молекул в термометре друг к другу остается неизменным независимо от того, нагревается ли термометр или охлаждается. Разница в том, что при нагревании молекулы движутся так быстро, что это движение конкурирует с притяжением, заставляя молекулы двигаться дальше друг от друга и вверх по трубке. При охлаждении движение молекул становится медленнее и не так сильно конкурирует с притяжением молекул друг к другу. Вот почему молекулы в термометре сближаются и движутся вниз по трубке.

   Спросите студентов:

   Анимация показывает, что молекулы немного расширяются при нагревании. Как вы думаете, термометр работал бы так же хорошо, если бы трубка, по которой движется жидкость, была шире?

   При нагревании молекулы расходятся во всех направлениях. Если бы трубка была широкой, молекулы могли бы свободно распространяться как в стороны, так и вверх. В тонкой трубке молекулы не могут двигаться очень далеко в стороны, поэтому они поднимаются вверх. Это вызывает большую разницу в высоте жидкости, которую легче увидеть.

5. Предложите учащимся нарисовать молекулярную модель, изображающую молекулы жидкости в термометре.

   Спроецируйте изображение Молекулы в термометре.

   На чертеже добавлены линии, указывающие уровень жидкости в каждой пробирке. На самом деле очереди нет. «Линия» состоит из молекул. Учащиеся должны нарисовать круги, изображающие молекулы, вплоть до линии, проведенной в каждой пробирке.

   Предложите учащимся использовать спроецированную иллюстрацию в качестве руководства, когда они будут рисовать модель молекул в горячем и холодном термометре на своих рабочих листах.

   На иллюстрации с горячим термометром должны быть показаны случайные круги с большим количеством линий движения. Кружки должны быть немного дальше друг от друга, чем в холодном термометре.

   Холодный термометр должен показывать случайные круги с меньшим количеством линий движения. круги должны быть немного ближе друг к другу, чем круги в горячем термометре.

6. Обсудите с учащимися, почему термометры с разными жидкостями поднимаются на разную высоту даже при одинаковой температуре.

   Спроецируйте изображение Разные термометры Одинаковая температура.

   Скажите учащимся, что на этой картинке показаны два термометра, которые идентичны во всех отношениях, за исключением того, что внутри одного находится спирт, а в другом ртуть. Обратите внимание, что оба термометра помещены в горячую воду с температурой 100 °C. Показаны уровни алкоголя и ртути.

   Спросите студентов:

   Как жидкости в термометрах могут находиться на разных уровнях, даже если они находятся в воде одинаковой температуры?

   Подсказка: и спирт, и ртуть — жидкости, но состоят из разных атомов и молекул. Используйте то, что вы знаете о движении и притяжении частиц в жидкости друг к другу, чтобы объяснить, почему уровни содержания спирта и ртути в термометрах различаются.

   Основная причина, по которой уровень жидкости в каждом термометре разный, заключается в том, что это разные вещества с разными свойствами. Молекулы, из которых состоит спирт, притягиваются друг к другу иначе, чем атомы, из которых состоит ртуть. Следовательно, их нагрев и охлаждение заставят их перемещаться на разные расстояния вверх или вниз по трубе.

   После обсуждения в классе попросите учащихся написать свой ответ на вопрос о двух разных термометрах на листе с заданиями.

Что такое термометр Галилея и как его считывать?

Ассортимент термометров Galileo различных размеров. Чем больше размер, тем точнее прибор. Кредит: Амазонка.

Нет более красивого способа измерения температуры, чем термометр Galileo. Этот довольно точный прибор основан на термоскопе, изобретенном Галилео Галилеем в начале 17 века. В отличие от обычного ртутного термометра в стеклянном термометре, представляющего собой узкую колбу из ртути, которая расширяется и сжимается, термометр Галилея гораздо сложнее. Он состоит из нескольких стеклянных сфер, каждая из которых заполнена окрашенной жидкой смесью, которая часто содержит спирт, но может быть даже просто водой с добавлением пищевого красителя. Эти плавающие шары тонут или плавают в окружающей воде с течением времени и температуры очень медленно и изящно.

Принцип работы термометра Galileo

К каждому пузырьку прикреплена металлическая бирка с указанием температуры, которая также служит калиброванным противовесом. Каждый тег, в свою очередь, имеет вес, который немного отличается от других. Сами пузырьки, обычно выдуваемые вручную, различаются по размеру и форме, но все они откалиброваны, чтобы иметь одинаковую точную плотность. Именно взвешенные метки немного изменяют плотность каждого пузырька. Тем не менее, плотность всех пузырьков очень близка к плотности окружающей воды.

Когда температура окружающего термометра воздуха повышается или понижается, то же самое происходит и с температурой воды, окружающей стеклянные пузырьки. По мере повышения или понижения температуры воды жидкость будет либо расширяться, либо сжиматься, соответственно, изменяя при этом и плотность. В частности, плотность воды уменьшается с повышением ее температуры. В этом случае можно положиться на опыт. Если вы когда-нибудь ныряли в озеро, вы наверняка чувствовали, насколько холодна вода. Это потому, что ближе к поверхности вода теплее и светлее, оставаясь наверху. Для нашего термометра Галилея при любой заданной плотности одни пузырьки будут всплывать, а другие — тонуть.

К каждому стеклянному шару прикреплена металлическая бирка, которая служит как для индикации температуры, так и в качестве противовеса. Кредит: Викисклад.

По существу, термометр Галилея работает по принципу плавучести, явления, при котором объекты с большей плотностью, чем их окружение, тонут, а менее плотные всплывают. Например, шарик с температурой 78 градусов по Фаренгейту будет чуть менее плотным, чем жидкость в трубке при этой температуре, что заставит его плавать. В то время как шарик под ним, отмеченный и отрегулированный на 76 градусов, будет более плотным, чем жидкость в трубке, и утонет.

Как читать показания термометра Galileo

В маленьком термометре Galileo разница между шариками может составлять 6 градусов (F), что вносит много ошибок в измерения. Более крупные такие приборы имеют как минимум пару температурных перепадов между земными шарами. Большинство из них рассчитаны на температуру от 68 до 84 градусов по Фаренгейту, что делает их подходящими только для отапливаемых/кондиционируемых помещений.

Считать температуру окружающей среды на термометре Galileo очень просто. Что вам нужно сделать, так это просто посмотреть на самый нижний шар, который плавает, игнорируя те метки, которые утонули на дне контейнера. Нас интересуют те шары, которые плавают или имеют нейтральную плавучесть.