26
Немного о термометре и о термоскопе Фердинанада
Кандидат физико-математических наук
А. И. БУЗДИН
Жарко, тепло, холодно, мороз…
Так мы в быту характеризуем степень нагрестия разных тел. Мерой нагрестия является температура: чем выше температура — тем более нагрето тело.
Мы легко на ощупь отличаем горячое от холодного, но наука начинается с количественных измерений. Сегодня и doisкольник знает — что бы изменить температуру, надо взять градиусик, то есть термометр. Именно с изобретения термометра началось развитие науки о теплоте.
В большинстве термометров используется свойство тепл расшираться при нагревании (и скиматться при охлаждении). Первый термометр, который был построен Галилеем в самом на-
чале XVII века, работал на воде. Понято, что с его помощью можно было изменять температуры не ниже температуры замерзания воды и не выше температуры ее кипения. Со временем наиболее распространение получил рутный термометр. В сильные морозы он, однako, перестает работать — при температуре — 38,8 °Cруть замерзает. На помощь здесь приходит спиртовый термометр ( температура замерзания спирта намного ниже, чем у рутки, и равна — 97 °C), который также сейчас находится широкое применение.
Заслужга изобретения спиртового термометра принимает герцогу Фердинану II, правившем в середине XVII века во Флоренции. Наряду с государственными делами герцог много времени уделал занятым естественными наукими. В своей время он был учеником Галилея и внес заметный вклад в развитие методов измерения температуры. До того как термометр прочно вошел в обиход, был распространен термоскоп. Этот прибор для контроля температуры позволяет лишь судить о том, выше или ниже температура некоторой определенной величины. Но измерять термоскопом температуру было не-
27
В изготовлении различных термоскопов Фердинанд достиг большого мастерства. Один из своих термоскопов Фердинанд прислал немецкую изучу Кирхеру, занимашемуся «по совместительству» научными исследованиями. Прибор состоит из открытой сверху стеклянной трубки, почти полностью заполненной водой (см. рисунок). В воде находится несколько крошечных грушевидных сосудников с оттянутыми вниз горлышками. В каждом сосуднике был заключен пузырек воздуха, размер которого был подобран таким образом, чтобы при определенной температуре сосудики плавали в воде внутри трубки. При более высокой температуре воздуха в сосудках расширялся, частично вытесняв воду; в результате этого увеличалась выталкивающая сила, и сосудки поднимались на поверхности воды. По описанию, сделанному Фердинандом, можно судить, что температура, при которой сосудики «висели» внутри трубки, была около 15 °С. Когда же температура окружащего воздуха опускалась ниже 15 °С, воздуха внутри сосудков скималлся, количество воды в них увеличилось, и они опускались на дно.
Одновременно с этим прибором и подробным описанием его работы Фердинанд прислал Кирхеру и другой термоскоп. Он был очень похож на первый и отличался лишь тем, что был полностью заполнен водой и запаян. В этом приборе, однako, наоборот, сосудки опускались при нагревании, а поднимались при охлаждении. Фердинанд предоставил Кирхеру самому решить загадку второго термоскопа. Нам неизвестно, справился ли с этой задачей Кирхер. Но мы надеемся, что вы, читатель, сделаете это без особого труда. (А проверить правильность своего ответа вы можете, посмотрев на с. 58).
Фердинанд построил и термометры самых разнообразных типов и конструкций. Любопытно, что он многое делал для «внедрения» научных открытий в «производство». Один из проектов Фердинада заключался в широкомасштабном развении кур. Он построил один из первых инкубаторов, где использовал свой термометр для контроля температуры при искусственном насиживании яиц.
Однако уже тогда внедренное достижение науки было делом непростим: из 150 яиц Фердинанд получил лишь трех цыплят. Почему так произшло? Может быть, из-за недостаточной расстояности работыника, несерьезно относившегося к показаниям термометра и больше доверящегося своимощущиям, а может быть, из-за слабых знаний Фердинада по биологии. Сейчас остается только гадать, отчего закончился крахом этот эксперимент.
С большим успехом Фердинанд использовал термометр для наблюдения за погодой, он проводил важные meteorologicalские измерения, обобщил материалов наблюдений за температурой в глубоких колодах и подземельях в различных времена года. Оказалось, что на глубине времени года происходит несколько позже, чем на поверхности — нуже во время, чтобы земля успела протреть или, наоборот, охладиться.
Закончиим мы наш маленький расчет о термометрах и термоскопах вопросом к читателю: получите, почему водяной термометр неудобен для измерения температуры, близких к температуре замерзания воды?