Die Geschichte des Thermometers. Bericht: Temperaturskalen und Thermometer

INHALT:    PHYSIK-BERICHT ÜBER SIE: TEMPERATURWAAGEN, THERMOMETER UND IHRE ERFINDER Temperaturskalen. Es gibt mehrere abgestufte Temperaturskalen, und Gefrier- und Siedepunkte von Wasser werden normalerweise als Bezugspunkte verwendet. Heute ist die Celsius-Skala die häufigste der Welt. 1742 schlug der schwedische Astronom Anders Celsius eine 100-Grad-Thermometerskala vor, bei der der Siedepunkt von Wasser bei normalem Atmosphärendruck als 0 Grad angenommen wurde und die Eisschmelze bei 100 Grad lag.

Scale Reumura, heute fast aufgegeben. Um die Messung unabhängig von Thermometerspuren wie Siedepunkt oder Gefrierwasser zu machen, schlug William Thomson das Konzept der absoluten Temperatur vor. Dies ist ein absoluter Nullpunkt, ein virtuelles Limit, das wir jetzt sehr genau kennen.

Bei dem absoluten Nullpunkt befinden sich die Teilchen, aus denen sich die Materie zusammensetzt, in einem Zustand völliger Ruhe. In diesem Fall behält die Methode des nassen Fingers, der auf die Luft wirkt, seine Anhänger. Obwohl Wärme- und Kälteempfindungen ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Erfahrung sind, belegen viele wissenschaftliche Köpfe genaue Temperaturmessungen, und es ist unklar, ob die alten Griechen oder Chinesen Mittel zur Temperaturmessung hatten. Dies ist jedoch, was die Geschichte der Temperatursensoren in der Renaissance zu schreiben beginnt.

PHYSIKALISCHER BERICHT

TEMPERATURWAAGEN, THERMOMETER

UND IHRE ERFINDER

Temperaturskalen. Es gibt mehrere abgestufte Temperaturskalen, und Gefrier- und Siedepunkte von Wasser werden normalerweise als Bezugspunkte verwendet. Heute ist die Celsius-Skala die häufigste der Welt. 1742 schlug der schwedische Astronom Anders Celsius eine 100-Grad-Thermometerskala vor, bei der der Siedepunkt von Wasser bei normalem Atmosphärendruck als 0 Grad angenommen wurde und die Eisschmelze bei 100 Grad lag. Die Skalenteilung beträgt 1/100 dieser Differenz. Als sie anfingen, Thermometer zu verwenden, erwies es sich als günstiger, 0 und 100 Grad auszutauschen. Vielleicht hat Carl Linney daran teilgenommen (er lehrte Medizin und Naturwissenschaften an derselben Uppsala-Universität, an der Celsius Astronomie ist), die 1838 vorschlug, die Eisschmelztemperatur bei 0 ° C zu messen, schien aber nicht an den zweiten Bezugspunkt gedacht zu haben. Bislang hat sich die Celsius-Skala etwas geändert: Die Temperatur des Eisens, das bei Normaldruck, das nicht sehr stark vom Druck abhängt, schmilzt, wird immer noch bei 0 ° C angenommen. Der Siedepunkt von Wasser bei atmosphärischem Druck liegt jetzt bei 99,975 ° C, was die Messgenauigkeit fast aller Thermometer außer den speziellen Präzisionsthermometern nicht beeinflusst. Bekannt sind auch die Temperaturskalen von Fahrenheit, Kelvin, Reaumur ua Die Temperaturskala von Fahrenheit (in der zweiten seit 1714 übernommenen Variante) hat drei feste Punkte: 0 ° entsprach der Temperatur eines Gemisches aus Wasser, Eis und Ammoniak, 96 ° - die Körpertemperatur eines gesunden Menschen ( unter dem Arm oder Mund). Als Bezugstemperatur für die Überprüfung verschiedener Thermometer wurde für den Schmelzpunkt von Eis ein Wert von 32 ° verwendet. Die Fahrenheit-Skala ist in englischsprachigen Ländern weit verbreitet, wird aber in der wissenschaftlichen Literatur fast nie verwendet. Für die Umwandlung der Celsius-Temperatur (С) in Fahrenheit (температурыF) gibt es die Formel F = (9/5) C + 32 und für die umgekehrte Übersetzung die Formel C = (5/9) (F) 32). Beide Skalen, sowohl Fahrenheit als auch Celsius, sind sehr unpraktisch, wenn Experimente unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen die Temperatur unter den Gefrierpunkt von Wasser fällt und durch eine negative Zahl ausgedrückt wird. Für solche Fälle wurden absolute Temperaturskalen eingeführt, die auf einer Extrapolation auf den sogenannten absoluten Nullpunkt basieren - dem Punkt, an dem die molekulare Bewegung aufhören sollte. Eine von ihnen wird als Rankine-Skala bezeichnet, und die andere ist die absolute thermodynamische Skala. Die Temperaturen werden in Grad Rankin (R) und Kelvin (K) gemessen. Beide Skalen beginnen bei einer absoluten Nulltemperatur und der Gefrierpunkt von Wasser entspricht 491,7 R und 273,16 K. Die Anzahl der Grad und Kelvin zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt von Wasser auf der Celsius-Skala und der absoluten thermodynamischen Skala sind gleich und entsprechen 100; Für die Fahrenheit- und Rankin-Skala ist es ebenfalls dieselbe, aber es ist 180. Grad Celsius wird in Kelvin mit der Formel K = C + 273.16 und Grad Fahrenheit in Grad Rankin mit der Formel R = F + 459.7 konvertiert. In Europa wurde die Reaumur-Skala, die 1730 von Rene Antoine de Reaumure eingeführt wurde, für lange Zeit verteilt. Es ist nicht willkürlich aufgebaut, wie die Fahrenheit-Skala, sondern entsprechend der thermischen Ausdehnung von Alkohol (im Verhältnis 1000: 1080). 1 Grad Reaumur ist 1/80 des Temperaturintervalls zwischen den Schmelzpunkten von Eis (0 ° R) und siedendem Wasser (80 ° R), d. H. 1 ° R = 1,25 ° C, 1 ° C = 0,8 ° R derzeit nicht verwendet.

Warum messen?

Wärme ist ein Maß für die Energie in einem Körper oder Material: Je höher die Energie, desto mehr Wärme. Im Gegensatz zu den physikalischen Eigenschaften von Masse und Länge ist es jedoch schwierig, sie zu messen. Die meisten indirekten Methoden beruhten auf der Beobachtung des Einflusses von Wärme auf das Objekt und der Ableitung der Temperatur.

Zur gleichen Zeit definierte Ole Römer zwei feste Punkte und dann eine Interpolation zwischen diesen beiden Punkten. Die ausgewählten Punkte waren der Gefrierpunkt von Hooke und der Siedepunkt. Dieses Rätsel wurde von Wissenschaftlern gelöst, einschließlich Gay-Lussac, die an den Gasgesetzen arbeiteten.

Nach der Einführung des Internationalen Einheitensystems (SI) werden zwei Temperaturskalen empfohlen. Die erste Skala ist thermodynamisch, die nicht von den Eigenschaften der verwendeten Substanz (Arbeitsmedium) abhängt und durch den Carnot-Zyklus eingeführt wird. Die Temperatureinheit in dieser Temperaturskala beträgt 1 Kelvin (1 K) - eine der Basiseinheiten im SI-System. Diese Einheit wurde nach dem englischen Physiker William Thomson (Lord Kelvin) benannt, der diese Skala entwickelte und die Einheit der Temperaturmessung auf der Celsius-Temperaturskala hielt. Die zweite empfohlene Temperaturskala ist international praktisch. Diese Skala hat 11 Bezugspunkte - die Phasenübergangstemperaturen einer Reihe von Reinsubstanzen, und die Werte dieser Temperaturpunkte werden ständig verfeinert. Die Einheit der Temperaturmessung im internationalen praktischen Maßstab beträgt ebenfalls 1 K.

Dilatationsbeobachtung: Flüssigkeiten und Bimetalle

Gallils Entwurf einer Vorrichtung mit unterschiedlichen Temperaturen stammt aus der Zeit, als er sich darauf konzentrierte, Luft in einem Behälter zu komprimieren, um eine Wassersäule zu installieren, deren Höhe den Kühlungsgrad angibt. Der Einfluss des Luftdrucks ist jedoch sehr groß und diese Vorrichtung war keine große Entdeckung.

Er versiegelte die Glasröhre mit der Flüssigkeit und beobachtete die Verdrängung der Flüssigkeit während ihrer Expansion. Die Skala auf der Röhre trug zum Ablesen der Evolution bei, das System hatte jedoch keine genauen Einheiten. Zusammenarbeit zwischen Romer und Daniel Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit begann mit der Produktion von Thermometern mit Alkohol und Quecksilber, was ideal ist, da es linear auf Temperaturänderungen in einem weiten Bereich reagiert, obwohl seine Toxizität die Verwendung begrenzt. Jetzt Quecksilber ersetzen. Ein Flüssigkeitsthermometer ist weit verbreitet, obwohl es wichtig ist, die Tiefe des Kolbens zu kontrollieren.

Derzeit ist der Hauptbezugspunkt sowohl der thermodynamischen Skala als auch der internationalen praktischen Temperaturskala der Tripelpunkt des Wassers. Dieser Punkt entspricht genau definierten Temperatur- und Druckwerten, bei denen Wasser gleichzeitig in festem, flüssigem und gasförmigem Zustand vorliegen kann. Wenn der Zustand des thermodynamischen Systems nur durch die Temperatur- und Druckwerte bestimmt wird, kann der Tripelpunkt auch nur einer sein. Im SI-System wird angenommen, dass die Temperatur des Tripelpunkts von Wasser bei einem Druck von 609 Pa 273,16 K beträgt.

Die Verwendung eines thermometrischen Sensors gewährleistet eine gute Wärmeübertragung. Es basiert auf der unterschiedlichen Ausdehnung zweier miteinander verbundener Metallstreifen. Temperaturänderungen erzeugen eine Kurve, die einen Thermostat oder einen Sensor aktiviert, ähnlich wie in Gasgrills installierte Geräte.

Die Genauigkeit ist niedrig, plus oder minus 2 Grad, aber diese Sensoren sind wirtschaftlich und werden vielseitig eingesetzt.





Zu Beginn des 19. Jahrhunderts faszinierten viele Forscher die Elektrizität. Sie entdeckten schnell, dass der Widerstand und die Leitfähigkeit der Metalle unterschiedlich sind. Peltier entdeckte, dass dieser Thermoelementeffekt reversibel ist und zum Kühlen verwendet werden kann.

Zusätzlich zum Setzen von durch den Temperaturstandard bestimmten Bezugspunkten muss die thermodynamische Eigenschaft des Körpers gewählt werden, die durch eine physikalische Größe beschrieben wird, deren Änderung ein Zeichen einer Temperaturänderung oder eines thermometrischen Vorzeichens ist. Diese Eigenschaft sollte relativ leicht reproduzierbar sein und die physikalische Größe sollte leicht gemessen werden. Die Messung der angegebenen physikalischen Größe ermöglicht es, einen Satz von Temperaturpunkten (und den entsprechenden Temperaturwerten) zu erhalten, die in Bezug auf die Referenzpunkte liegen.

Im selben Jahr zeigte Humphry Davy, dass der spezifische Widerstand eines Metalls mit der Temperatur zusammenhängt. Dieser Detektor misst den elektrischen Widerstand einer Platindrahtlänge und wird weithin als das genaueste Instrument angesehen. Das 20. Jahrhundert war auch durch die Erfindung von Halbleitertemperaturmessgeräten geprägt. Sie reagieren genau auf Temperaturänderungen, hatten jedoch bis vor kurzem keine Linearität.

Samuel Langley Sehr heiße und geschmolzene Metalle leiten Wärme und sichtbares Licht ab. Nobili war in der Lage, diese abgestrahlte Energie zu erfassen, indem Thermoelemente mit der Bildung einer thermoelektrischen Zelle in Reihe geschaltet wurden. Das Bolometer wurde von dem Amerikaner Samuel Langley entdeckt. Das Bolometer besteht aus zwei Platinbändern, von denen eines schwarz wurde, entsprechend der Struktur der Wheatstone-Brücke. Infrarotstrahlung hat zu einer messbaren Widerstandsänderung geführt.

Das Verhältnis der Temperaturskala Fahrenheit und Celsius

fahrenheitskala Celsius

Siedepunkt 212 ° 100 °

32 ° 0 ° Gefrierpunkt

Temperatur des absoluten Nullpunkts -459,67 ° -273,15 °

Bei der Umrechnung von Fahrenheit in Celsius subtrahieren Sie 32 von der ursprünglichen Zahl und multiplizieren Sie mit 5/9.

Bei der Umrechnung von Celsius in Fahrenheit wird die ursprüngliche Zahl mit 9/5 multipliziert und mit 32 addiert.

Im Gegensatz dazu reagieren Photonendetektoren aus den 1940er Jahren nur auf Infrarotstrahlung mit einer begrenzten Wellenlänge. Blei-Sulfid-Detektoren sind empfindlich für Wellenlängen von bis zu 3 µm. Lord Kelvin Fahrenheit verspürte die Notwendigkeit, bei der Herstellung von Thermometern eine Temperaturskala zu entwickeln.

Ein Vierteljahrhundert später schlug Anders Celsius eine Skala von 0 bis 100 vor, die jetzt seinen Namen trägt. William Thomson, später als Lord Kevin bekannt, schlug die Vorteile eines festen Punkts an einem Ende der Skala vor und schlug vor, die Nullabsorption als Ausgangspunkt des Celsius-Systems zu verwenden. So wurde die Kelvin-Skala im wissenschaftlichen Bereich eingesetzt.

Thermometer Der deutsche Gabriel Daniel Fahrenheit hat maßgeblich zur Entwicklung des Designs von Thermometern beigetragen. 1709 erfand er ein Alkoholthermometer und 1714 ein Quecksilberthermometer. Er gab ihnen das gleiche Formular, das jetzt gilt. Der Erfolg seiner Thermometer sollte in der von ihm eingeführten neuen Methode zur Reinigung von Quecksilber gesucht werden; Außerdem kochte er vor dem Löten die Flüssigkeit in der Röhre.

Lesern, die ihr Wissen in Maßeinheiten vertiefen möchten, steht eine Kopie zur Verfügung. Der Teil der Physik, der thermische Phänomene untersucht, d.h. Phänomene, bei denen Temperatur und Hitze kritisch sind. Temperatur Eine physikalische Größe, die den thermischen Zustand eines Systems beschreibt und dessen Fähigkeit beschreibt, Wärme mit der Umgebung oder anderen Körpern auszutauschen. Wenn zwei Systeme in thermischem Kontakt stehen, strömt die Wärme vom System auf eine höhere Temperatur als die darunter liegende Temperatur bis zum Erreichen des thermischen Gleichgewichts, wo sich beide Systeme auf derselben Temperatur befinden. Das Konzept der Temperatur bezieht sich auf die Idee einer relativen Einschätzung, wie sich die Körper kalt oder heiß anfühlen. Daher sind die Begriffe Temperatur und Wärme miteinander korreliert, beziehen sich jedoch auf unterschiedliche Konzepte: Temperatur ist eine Eigenschaft des Körpers. Wärme ist eine Energieform, die von einem Körper zum anderen fließt, um die Temperaturdifferenz auszufüllen. Indirekte Verfahren, die auf den Auswirkungen von Erhitzen oder Kühlen basieren, werden üblicherweise für Temperaturmessungen verwendet, wobei die am häufigsten verwendete Methode die Dilatationsmessung ist: Ein Quecksilberthermometer misst die Volumenänderung von Quecksilber in einer Glaskapillare, wenn es mit einem Körper unbekannter Temperatur in Kontakt gebracht wird. Die Dehnung einer Quecksilbersäule ist proportional zur Körpertemperatur: Wenn die Wärme auf ein ideales Gas in einem Behälter mit festem Volumen abfällt, kann der Temperaturanstieg durch Messung der Druckänderung im Behälter berechnet werden. Temperaturskalen. Eine der ersten Temperaturskalen wurde vom deutschen Physiker Gabriel Daniel Fahrenheit untersucht. Im wissenschaftlichen Bereich wird der absolute Maßstab oder Kelvin jedoch vom britischen Mathematiker und Physiker William Thomson Kelvin erfunden. Der entsprechende Rank Rank wird hauptsächlich in Landschaften verwendet Seite 1 von 4. Physik - Grundlegende Fakten zur Temperatur und ihren Eigenschaften.

Aufgrund des niedrigen Ausdehnungskoeffizienten von Quecksilber billigte Rene Antoine de Reaumur die Verwendung von Quecksilber in Thermometern nicht. 1730 schlug er vor, Alkohol auch in Thermometern zu verwenden. 1731 erfand er ein Wasser-Alkohol-Thermometer. Und da Reomur feststellte, dass der von ihm verwendete Alkohol, gemischt mit Wasser im Verhältnis 5: 1, sich im Verhältnis 1000: 1080 ausdehnt, wenn sich die Temperatur vom Gefrierpunkt zum Siedepunkt des Wassers ändert, schlug er eine Skala von 0 bis 80 ° vor.

Kalorimeter: Laborerfahrung

Physik Messen Sie das Wasseräquivalent des Kalorimeters und messen Sie die spezifische Wärme der Substanz. Wenn Anders Tselis 'ursprüngliche Idee von der Wissenschaft von České erhalten geblieben wäre, wäre die Außentemperatur bei hundert Grad gewesen. Und das Wasser unter Null wird nicht kalt sein, aber es wird kochen.

In der Mitte des Jahrhunderts, als es von einhundert bis null kam, war die Temperatur einer Person an diesem Freitag irgendwie - und dies war nicht ohne Sprünge. Die ersten Thermoskope erschienen Ende des Jahrhunderts, und eine Reihe von Wissenschaften stieß zu ihrem Entwurf. Der berühmteste von ihnen ist der Astronom Galileo Galilei, dessen Version sich auf die Periode des Temperaturfühlers bezieht. Es war ein einfaches Instrument: eine Glasröhre, die an einer Seite der Bucht geschlossen war.

Wissenschaftler Anders Celsius. Anders Celsius wurde am 27. November 1701 in Schweden geboren. Seine Interessengebiete: Astronomie, Allgemeine Physik, Geophysik.

Er lehrte Astronomie an der Universität Uppsala und gründete dort ein astronomisches Observatorium.

Celsius maß zunächst die Helligkeit der Sterne und stellte die Beziehung zwischen dem Nordlicht und den Schwingungen im Erdmagnetfeld fest.

Das Rohr wurde in das Wasser eingeführt und je nach Umgebungstemperatur fiel oder stieg das Wasser. Es wurde ein Platz für Wasser sowie Wein verwendet. Ein solches Verbrechen leidet jedoch unter einer Verzerrung des Luftdrucks. Bei den Thermoskopen fehlte jedoch eine einzige Skala, die ablesen konnte, wie warm oder kalt es war. Irgendwann gab es fünfzehn verschiedene Skalen. Nur zwei der Cäsium- und Fahrenheit-Skala trafen auf die Streuung.

Und der deutsche Physiker Daniel Gabriel Fahrenheit hat das erste moderne Thermometer gebaut. Dieselbe Fahrenheit während der nächsten fünfzehn Jahre kam mit einer Standardskala, bei der nicht Hunderte den Siedepunkt des Wassers, sondern die natürliche Körpertemperatur angaben. Punktschuhe waren 32 und 212 Grad. Heute ist die Waage in nur wenigen Teilen der Welt mit Thermometern ausgestattet, in den meisten Ländern werden Temperaturen in Grad Celsius angezeigt.

Er nahm an der Lappland-Expedition von 1736-1737 teil, um den Meridian zu messen. Nach seiner Rückkehr aus den Polarregionen begann Celsius mit der aktiven Arbeit an der Organisation und dem Bau des astronomischen Observatoriums in Uppsala und wurde 1740 dessen Direktor. Anders Celsius starb am 25. März 1744.

Das Mineral namens Celsins ist nach ihm benannt - eine Art Bariumfeldspat.

Thermometer sind Geräte zum Messen der Umgebungstemperatur oder bestimmter Objekte. Sie können nach dem Arbeitsprinzip aufgeteilt werden. Bei Gasthermometern ist Temperatur und Temperaturschrumpfung ein Gas, dessen Schwankungen gemessen werden. Parameter, zum Beispiel Volumen. Thermometer für Dampf nutzen die Abhängigkeit des Dampfdrucks von seiner Temperatur, die häufig in Kraftfahrzeugthermostaten verwendet wird. Ein Widerstandsthermometer basiert auf der Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von der Leitertemperatur, wobei Platin und Thermoelemente Temperatursensoren sind, die auf dem Seebeck-Phänomen basieren, d. H. das Vorhandensein einer elektromotorischen Kraft aufgrund von Temperaturänderungen an der Grenze zweier verschiedener Metalle. Sie sind sehr genau und zuverlässig. Sie werden in Technik und Wissenschaft eingesetzt. Magnetische Thermometer verwenden eine enge Beziehung zwischen der magnetischen Suszeptibilität bestimmter Substanzen und ihrer Temperatur. Sie sind in einigen Technologiebereichen sehr nützlich, da sie auch die Messung von absoluten Null-Kelvin-Nullen ermöglichen.

  • Flüssigkeitsthermometer - nutzen das Phänomen der thermischen Ausdehnung der Flüssigkeit.
  • Typische Beispiele sind Quecksilber- und Alkoholthermometer.
In Bezug auf die Verwendung sind Temperatursensoren weiter unterteilt.

Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) - deutscher Physiker. Geboren am 24. Mai 1686 in Danzig (heute Danzig, Polen). Er studierte Physik in Deutschland, Holland und England. Fast sein ganzes Leben lang lebte er in Holland, wo er präzise meteorologische Instrumente herstellte. Im Jahr 1709 stellte er einen Alkohol her, 1714 ein Quecksilberthermometer, mit einer neuen Methode zur Reinigung von Quecksilber. Für ein Quecksilberthermometer baute Fahrenheit eine Skala mit drei Bezugspunkten: 0 ° entsprach der Wasser - Eis - Ammoniak - Temperatur, 96 ° der Körpertemperatur eines gesunden Menschen und 32 ° für den Eisschmelzpunkt wurde als Bezugstemperatur angenommen. Der Siedepunkt von reinem Wasser auf der Fahrenheit-Skala betrug 212 °. Die Fahrenheit-Skala wird in vielen englischsprachigen Ländern verwendet, obwohl sie allmählich der Celsius-Skala nachgibt. Neben der Herstellung von Thermometern beschäftigte sich Fahrenheit mit der Verbesserung von Barometern und Hygrometern. Er untersuchte auch die Abhängigkeit der Änderung des Siedepunktes einer Flüssigkeit vom Atmosphärendruck und dem Salzgehalt in ihr, entdeckte das Phänomen der Unterkühlung von Wasser und erstellte die Tabellen der spezifischen Körpergewichte. Fahrenheit starb am 16. September 1736 in Den Haag.

Rene Reaumur. Rene Antoine de Reaumur (Rene Antoin de Reaumur) wurde am 28. Februar 1683 in La Rochelle geboren. Er ist ein französischer Naturforscher und ein ausländisches Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften (1737). Arbeitet an Regeneration, Physiologie, Biologie von Insektenkolonien. Er schlug eine nach ihm benannte Temperaturskala vor. Er perfektionierte einige Methoden der Stahlvorbereitung, einer der ersten Versuche, einige der Gießprozesse wissenschaftlich zu untermauern, schrieb er die Arbeit Die Kunst, Eisen in Stahl umzuwandeln. Er kam zu einem wertvollen Schluss, Eisen, Stahl, Gusseisen, unterschieden sich in der Menge einiger Verunreinigungen und durch Zugabe dieser Beimischung zu Eisen, durch Zementieren oder Verschmelzen mit Eisen erhielt Reomur Stahl. 1814 bewies K. Careten, dass Kohlenstoff eine Verunreinigung ist.

Reaumur gab eine Methode zur Herstellung von Milchglas.

Die Erinnerung verbindet heute seinen Namen nur noch mit der Erfindung einer seit langem verwendeten Temperaturskala. Tatsächlich gehörte Rene Antoine Ferschant de Reaumure, der 1683-1757 hauptsächlich in Paris lebte, zu jenen Wissenschaftlern, deren Universalität in unserer Zeit - die Zeit der engen Spezialisierung - schwer vorstellbar ist. Reaumur war gleichzeitig Techniker, Physiker und Naturforscher. Außerhalb Frankreichs wurde er als Entomologe bekannt. In den letzten Jahren seines Lebens kam Reaumur auf die Idee, dass die Suche nach der mysteriösen transformierenden Kraft an den Orten durchgeführt werden sollte, an denen seine Manifestation am offensichtlichsten ist - bei der Umwandlung von Lebensmitteln im Körper, d. H. mit ihrer Assimilation.

William Rankin. William John Macquarne Rankin (William John M. Rankine) (1820-72), schottischer Ingenieur und Physiker, einer der Macher der technischen Thermodynamik. Er schlug einen theoretischen Dampfmaschinenzyklus (Rankin-Zyklus) vor, eine Temperaturskala (Rankin-Skala), deren Nullpunkt mit der thermodynamischen Temperatur von Null zusammenfällt, und in der Größe 1 Grad R (° R) 5/9 K beträgt (die Skala ist nicht weit verbreitet).

PHYSIKALISCHER BERICHT

TEMPERATURWAAGEN, THERMOMETER

UND IHRE ERFINDER

Temperaturskalen. Es gibt mehrere abgestufte Temperaturskalen, und Gefrier- und Siedepunkte von Wasser werden normalerweise als Bezugspunkte verwendet. Heute ist die Celsius-Skala die häufigste der Welt. 1742 schlug der schwedische Astronom Anders Celsius eine 100-Grad-Thermometerskala vor, bei der der Siedepunkt von Wasser bei normalem Atmosphärendruck als 0 Grad angenommen wurde und die Eisschmelze bei 100 Grad lag. Die Skalenteilung beträgt 1/100 dieser Differenz. Als sie anfingen, Thermometer zu verwenden, erwies es sich als günstiger, 0 und 100 Grad auszutauschen. Vielleicht hat Carl Linney daran teilgenommen (er lehrte Medizin und Naturwissenschaften an derselben Uppsala-Universität, an der Celsius Astronomie ist), die 1838 vorschlug, die Eisschmelztemperatur bei 0 ° C zu messen, schien aber nicht an den zweiten Bezugspunkt gedacht zu haben. Bislang hat sich die Celsius-Skala etwas geändert: Die Temperatur des Eisens, das bei Normaldruck, das nicht sehr stark vom Druck abhängt, schmilzt, wird immer noch bei 0 ° C angenommen. Der Siedepunkt von Wasser bei atmosphärischem Druck liegt jetzt bei 99,975 ° C, was die Messgenauigkeit fast aller Thermometer außer den speziellen Präzisionsthermometern nicht beeinflusst. Bekannt sind auch die Temperaturskalen von Fahrenheit, Kelvin, Reaumur ua Die Temperaturskala von Fahrenheit (in der zweiten seit 1714 übernommenen Variante) hat drei feste Punkte: 0 ° entsprach der Temperatur eines Gemisches aus Wasser, Eis und Ammoniak, 96 ° - die Körpertemperatur eines gesunden Menschen ( unter dem Arm oder Mund). Als Bezugstemperatur für die Überprüfung verschiedener Thermometer wurde für den Schmelzpunkt von Eis ein Wert von 32 ° verwendet. Die Fahrenheit-Skala ist in englischsprachigen Ländern weit verbreitet, wird aber in der wissenschaftlichen Literatur fast nie verwendet. Für die Umwandlung der Celsius-Temperatur (С) in Fahrenheit (температурыF) gibt es die Formel F = (9/5) C + 32 und für die umgekehrte Übersetzung die Formel C = (5/9) (F) 32). Beide Skalen, sowohl Fahrenheit als auch Celsius, sind sehr unpraktisch, wenn Experimente unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen die Temperatur unter den Gefrierpunkt von Wasser fällt und durch eine negative Zahl ausgedrückt wird. Für solche Fälle wurden absolute Temperaturskalen eingeführt, die auf einer Extrapolation auf den sogenannten absoluten Nullpunkt basieren - dem Punkt, an dem die molekulare Bewegung aufhören sollte. Eine von ihnen wird als Rankine-Skala bezeichnet, und die andere ist die absolute thermodynamische Skala. Die Temperaturen werden in Grad Rankin (R) und Kelvin (K) gemessen. Beide Skalen beginnen bei einer absoluten Nulltemperatur und der Gefrierpunkt von Wasser entspricht 491,7 R und 273,16 K. Die Anzahl der Grad und Kelvin zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt von Wasser auf der Celsius-Skala und der absoluten thermodynamischen Skala sind gleich und entsprechen 100; Für die Fahrenheit- und Rankin-Skala ist es ebenfalls dieselbe, aber es ist 180. Grad Celsius wird in Kelvin mit der Formel K = C + 273.16 und Grad Fahrenheit in Grad Rankin mit der Formel R = F + 459.7 konvertiert. In Europa wurde die Reaumur-Skala, die 1730 von Rene Antoine de Reaumure eingeführt wurde, für lange Zeit verteilt. Es ist nicht willkürlich aufgebaut, wie die Fahrenheit-Skala, sondern entsprechend der thermischen Ausdehnung von Alkohol (im Verhältnis 1000: 1080). 1 Grad Reaumur ist 1/80 des Temperaturintervalls zwischen den Schmelzpunkten von Eis (0 ° R) und siedendem Wasser (80 ° R), d. H. 1 ° R = 1,25 ° C, 1 ° C = 0,8 ° R derzeit nicht verwendet.

Nach der Einführung des Internationalen Einheitensystems (SI) werden zwei Temperaturskalen empfohlen. Die erste Skala ist thermodynamisch, die nicht von den Eigenschaften der verwendeten Substanz (Arbeitsmedium) abhängt und durch den Carnot-Zyklus eingeführt wird. Die Temperatureinheit in dieser Temperaturskala beträgt 1 Kelvin (1 K) - eine der Basiseinheiten im SI-System. Diese Einheit wurde nach dem englischen Physiker William Thomson (Lord Kelvin) benannt, der diese Skala entwickelte und die Einheit der Temperaturmessung auf der Celsius-Temperaturskala hielt. Die zweite empfohlene Temperaturskala ist international praktisch. Diese Skala hat 11 Bezugspunkte - die Phasenübergangstemperaturen einer Reihe von Reinsubstanzen, und die Werte dieser Temperaturpunkte werden ständig verfeinert. Die Einheit der Temperaturmessung im internationalen praktischen Maßstab beträgt ebenfalls 1 K.

Dilatationsbeobachtung: Flüssigkeiten und Bimetalle

Gallils Entwurf einer Vorrichtung mit unterschiedlichen Temperaturen stammt aus der Zeit, als er sich darauf konzentrierte, Luft in einem Behälter zu komprimieren, um eine Wassersäule zu installieren, deren Höhe den Kühlungsgrad angibt. Der Einfluss des Luftdrucks ist jedoch sehr groß und diese Vorrichtung war keine große Entdeckung.

Er versiegelte die Glasröhre mit der Flüssigkeit und beobachtete die Verdrängung der Flüssigkeit während ihrer Expansion. Die Skala auf der Röhre trug zum Ablesen der Evolution bei, das System hatte jedoch keine genauen Einheiten. Zusammenarbeit zwischen Romer und Daniel Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit begann mit der Produktion von Thermometern mit Alkohol und Quecksilber, was ideal ist, da es linear auf Temperaturänderungen in einem weiten Bereich reagiert, obwohl seine Toxizität die Verwendung begrenzt. Jetzt Quecksilber ersetzen. Ein Flüssigkeitsthermometer ist weit verbreitet, obwohl es wichtig ist, die Tiefe des Kolbens zu kontrollieren.

Derzeit ist der Hauptbezugspunkt sowohl der thermodynamischen Skala als auch der internationalen praktischen Temperaturskala der Tripelpunkt des Wassers. Dieser Punkt entspricht genau definierten Temperatur- und Druckwerten, bei denen Wasser gleichzeitig in festem, flüssigem und gasförmigem Zustand vorliegen kann. Wenn der Zustand des thermodynamischen Systems nur durch die Temperatur- und Druckwerte bestimmt wird, kann der Tripelpunkt auch nur einer sein. Im SI-System wird angenommen, dass die Temperatur des Tripelpunkts von Wasser bei einem Druck von 609 Pa 273,16 K beträgt.

Die Verwendung eines thermometrischen Sensors gewährleistet eine gute Wärmeübertragung. Es basiert auf der unterschiedlichen Ausdehnung zweier miteinander verbundener Metallstreifen. Temperaturänderungen erzeugen eine Kurve, die einen Thermostat oder einen Sensor aktiviert, ähnlich wie in Gasgrills installierte Geräte.

Die Genauigkeit ist niedrig, plus oder minus 2 Grad, aber diese Sensoren sind wirtschaftlich und werden vielseitig eingesetzt.





Zu Beginn des 19. Jahrhunderts faszinierten viele Forscher die Elektrizität. Sie entdeckten schnell, dass der Widerstand und die Leitfähigkeit der Metalle unterschiedlich sind. Peltier entdeckte, dass dieser Thermoelementeffekt reversibel ist und zum Kühlen verwendet werden kann.

Zusätzlich zum Setzen von durch den Temperaturstandard bestimmten Bezugspunkten muss die thermodynamische Eigenschaft des Körpers gewählt werden, die durch eine physikalische Größe beschrieben wird, deren Änderung ein Zeichen einer Temperaturänderung oder eines thermometrischen Vorzeichens ist. Diese Eigenschaft sollte relativ leicht reproduzierbar sein und die physikalische Größe sollte leicht gemessen werden. Die Messung der angegebenen physikalischen Größe ermöglicht es, einen Satz von Temperaturpunkten (und den entsprechenden Temperaturwerten) zu erhalten, die in Bezug auf die Referenzpunkte liegen.

Im selben Jahr zeigte Humphry Davy, dass der spezifische Widerstand eines Metalls mit der Temperatur zusammenhängt. Dieser Detektor misst den elektrischen Widerstand einer Platindrahtlänge und wird weithin als das genaueste Instrument angesehen. Das 20. Jahrhundert war auch durch die Erfindung von Halbleitertemperaturmessgeräten geprägt. Sie reagieren genau auf Temperaturänderungen, hatten jedoch bis vor kurzem keine Linearität.

Samuel Langley Sehr heiße und geschmolzene Metalle leiten Wärme und sichtbares Licht ab. Nobili war in der Lage, diese abgestrahlte Energie zu erfassen, indem Thermoelemente mit der Bildung einer thermoelektrischen Zelle in Reihe geschaltet wurden. Das Bolometer wurde von dem Amerikaner Samuel Langley entdeckt. Das Bolometer besteht aus zwei Platinbändern, von denen eines schwarz wurde, entsprechend der Struktur der Wheatstone-Brücke. Infrarotstrahlung hat zu einer messbaren Widerstandsänderung geführt.

Das Verhältnis der Temperaturskala Fahrenheit und Celsius

fahrenheitskala Celsius

Siedepunkt 212 ° 100 °

32 ° 0 ° Gefrierpunkt

Temperatur des absoluten Nullpunkts -459,67 ° -273,15 °

Bei der Umrechnung von Fahrenheit in Celsius subtrahieren Sie 32 von der ursprünglichen Zahl und multiplizieren Sie mit 5/9.

Bei der Umrechnung von Celsius in Fahrenheit wird die ursprüngliche Zahl mit 9/5 multipliziert und mit 32 addiert.

Thermometer Der deutsche Gabriel Daniel Fahrenheit hat maßgeblich zur Entwicklung des Designs von Thermometern beigetragen. 1709 erfand er ein Alkoholthermometer und 1714 ein Quecksilberthermometer. Er gab ihnen das gleiche Formular, das jetzt gilt. Der Erfolg seiner Thermometer sollte in der von ihm eingeführten neuen Methode zur Reinigung von Quecksilber gesucht werden; Außerdem kochte er vor dem Löten die Flüssigkeit in der Röhre.

Lesern, die ihr Wissen in Maßeinheiten vertiefen möchten, steht eine Kopie zur Verfügung. Der Teil der Physik, der thermische Phänomene untersucht, d.h. Phänomene, bei denen Temperatur und Hitze kritisch sind. Temperatur Eine physikalische Größe, die den thermischen Zustand eines Systems beschreibt und dessen Fähigkeit beschreibt, Wärme mit der Umgebung oder anderen Körpern auszutauschen. Wenn zwei Systeme in thermischem Kontakt stehen, strömt die Wärme vom System auf eine höhere Temperatur als die darunter liegende Temperatur bis zum Erreichen des thermischen Gleichgewichts, wo sich beide Systeme auf derselben Temperatur befinden. Das Konzept der Temperatur bezieht sich auf die Idee einer relativen Einschätzung, wie sich die Körper kalt oder heiß anfühlen. Daher sind die Begriffe Temperatur und Wärme miteinander korreliert, beziehen sich jedoch auf unterschiedliche Konzepte: Temperatur ist eine Eigenschaft des Körpers. Wärme ist eine Energieform, die von einem Körper zum anderen fließt, um die Temperaturdifferenz auszufüllen. Indirekte Verfahren, die auf den Auswirkungen von Erhitzen oder Kühlen basieren, werden üblicherweise für Temperaturmessungen verwendet, wobei die am häufigsten verwendete Methode die Dilatationsmessung ist: Ein Quecksilberthermometer misst die Volumenänderung von Quecksilber in einer Glaskapillare, wenn es mit einem Körper unbekannter Temperatur in Kontakt gebracht wird. Die Dehnung einer Quecksilbersäule ist proportional zur Körpertemperatur: Wenn die Wärme auf ein ideales Gas in einem Behälter mit festem Volumen abfällt, kann der Temperaturanstieg durch Messung der Druckänderung im Behälter berechnet werden. Temperaturskalen. Eine der ersten Temperaturskalen wurde vom deutschen Physiker Gabriel Daniel Fahrenheit untersucht. Im wissenschaftlichen Bereich wird der absolute Maßstab oder Kelvin jedoch vom britischen Mathematiker und Physiker William Thomson Kelvin erfunden. Der entsprechende Rank Rank wird hauptsächlich in Landschaften verwendet Seite 1 von 4. Physik - Grundlegende Fakten zur Temperatur und ihren Eigenschaften.

Aufgrund des niedrigen Ausdehnungskoeffizienten von Quecksilber billigte Rene Antoine de Reaumur die Verwendung von Quecksilber in Thermometern nicht. 1730 schlug er vor, Alkohol auch in Thermometern zu verwenden. 1731 erfand er ein Wasser-Alkohol-Thermometer. Und da Reomur feststellte, dass der von ihm verwendete Alkohol, gemischt mit Wasser im Verhältnis 5: 1, sich im Verhältnis 1000: 1080 ausdehnt, wenn sich die Temperatur vom Gefrierpunkt zum Siedepunkt des Wassers ändert, schlug er eine Skala von 0 bis 80 ° vor.

Kalorimeter: Laborerfahrung

Physik Messen Sie das Wasseräquivalent des Kalorimeters und messen Sie die spezifische Wärme der Substanz. Wenn Anders Tselis 'ursprüngliche Idee von der Wissenschaft von České erhalten geblieben wäre, wäre die Außentemperatur bei hundert Grad gewesen. Und das Wasser unter Null wird nicht kalt sein, aber es wird kochen.

In der Mitte des Jahrhunderts, als es von einhundert bis null kam, war die Temperatur einer Person an diesem Freitag irgendwie - und dies war nicht ohne Sprünge. Die ersten Thermoskope erschienen Ende des Jahrhunderts, und eine Reihe von Wissenschaften stieß zu ihrem Entwurf. Der berühmteste von ihnen ist der Astronom Galileo Galilei, dessen Version sich auf die Periode des Temperaturfühlers bezieht. Es war ein einfaches Instrument: eine Glasröhre, die an einer Seite der Bucht geschlossen war.

Wissenschaftler Anders Celsius. Anders Celsius wurde am 27. November 1701 in Schweden geboren. Seine Interessengebiete: Astronomie, Allgemeine Physik, Geophysik.

Er lehrte Astronomie an der Universität Uppsala und gründete dort ein astronomisches Observatorium.

Celsius maß zunächst die Helligkeit der Sterne und stellte die Beziehung zwischen dem Nordlicht und den Schwingungen im Erdmagnetfeld fest.

Er nahm an der Lappland-Expedition von 1736-1737 teil, um den Meridian zu messen. Nach seiner Rückkehr aus den Polarregionen begann Celsius mit der aktiven Arbeit an der Organisation und dem Bau des astronomischen Observatoriums in Uppsala und wurde 1740 dessen Direktor. Anders Celsius starb am 25. März 1744.

Das Mineral namens Celsins ist nach ihm benannt - eine Art Bariumfeldspat.

Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) - deutscher Physiker. Geboren am 24. Mai 1686 in Danzig (heute Danzig, Polen). Er studierte Physik in Deutschland, Holland und England. Fast sein ganzes Leben lang lebte er in Holland, wo er präzise meteorologische Instrumente herstellte. Im Jahr 1709 stellte er einen Alkohol her, 1714 ein Quecksilberthermometer, mit einer neuen Methode zur Reinigung von Quecksilber. Für ein Quecksilberthermometer baute Fahrenheit eine Skala mit drei Bezugspunkten: 0 ° entsprach der Wasser - Eis - Ammoniak - Temperatur, 96 ° der Körpertemperatur eines gesunden Menschen und 32 ° für den Eisschmelzpunkt wurde als Bezugstemperatur angenommen. Der Siedepunkt von reinem Wasser auf der Fahrenheit-Skala betrug 212 °. Die Fahrenheit-Skala wird in vielen englischsprachigen Ländern verwendet, obwohl sie allmählich der Celsius-Skala nachgibt. Neben der Herstellung von Thermometern beschäftigte sich Fahrenheit mit der Verbesserung von Barometern und Hygrometern. Er untersuchte auch die Abhängigkeit der Änderung des Siedepunktes einer Flüssigkeit vom Atmosphärendruck und dem Salzgehalt in ihr, entdeckte das Phänomen der Unterkühlung von Wasser und erstellte die Tabellen der spezifischen Körpergewichte. Fahrenheit starb am 16. September 1736 in Den Haag.

Rene Reaumur. Rene Antoine de Reaumur (Rene Antoin de Reaumur) wurde am 28. Februar 1683 in La Rochelle geboren. Er ist ein französischer Naturforscher und ein ausländisches Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften (1737). Arbeitet an Regeneration, Physiologie, Biologie von Insektenkolonien. Er schlug eine nach ihm benannte Temperaturskala vor. Er verbesserte einige Methoden der Stahlvorbereitung, einer der ersten Versuche, einige der Gießprozesse wissenschaftlich zu untermauern, schrieb er die Arbeit Die Kunst, Eisen in Stahl umzuwandeln. Er kam zu einem wertvollen Schluss, Eisen, Stahl, Gusseisen, unterschieden sich in der Menge einiger Verunreinigungen und durch Zugabe dieser Beimischung zu Eisen, durch Zementieren oder Verschmelzen mit Eisen erhielt Reomur Stahl. 1814 bewies K. Careten, dass Kohlenstoff eine Verunreinigung ist.

Reaumur gab eine Methode zur Herstellung von Milchglas.

Die Erinnerung verbindet heute seinen Namen nur noch mit der Erfindung einer seit langem verwendeten Temperaturskala. Tatsächlich gehörte Rene Antoine Ferschant de Reaumure, der 1683-1757 hauptsächlich in Paris lebte, zu jenen Wissenschaftlern, deren Universalität in unserer Zeit - die Zeit der engen Spezialisierung - schwer vorstellbar ist. Reaumur war gleichzeitig Techniker, Physiker und Naturforscher. Außerhalb Frankreichs wurde er als Entomologe bekannt. In den letzten Jahren seines Lebens kam Reaumur auf die Idee, dass die Suche nach der mysteriösen transformierenden Kraft an den Orten durchgeführt werden sollte, an denen seine Manifestation am offensichtlichsten ist - bei der Umwandlung von Lebensmitteln im Körper, d. H. mit ihrer Assimilation.

William Rankin. William John Macquarne Rankin (William John M. Rankine) (1820-72), schottischer Ingenieur und Physiker, einer der Macher der technischen Thermodynamik. Er schlug einen theoretischen Dampfmaschinenzyklus (Rankin-Zyklus) vor, eine Temperaturskala (Rankin-Skala), deren Null mit der thermodynamischen Temperatur von Null zusammenfällt, und in der Größe 1 Grad R (° R) 5/9 K beträgt (die Skala ist nicht weit verbreitet).

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