L'histoire du thermomètre. Rapport: Échelles de température et thermomètres

CONTENU:   RAPPORT PHYSIQUE SUR CES DONNÉES: ÉCHELLES DE TEMPÉRATURE, THERMOMÈTRES ET DE LEURS INVENTAIRES Échelles de température. Il existe plusieurs échelles de température graduées et les points de congélation et d'ébullition de l'eau sont généralement pris comme points de référence. La plus répandue dans le monde est l’échelle Celsius. En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius proposa une échelle thermométrique à 100 degrés dans laquelle le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique normale était pris à 0 degré et la fonte des glaces à 100 degrés.

RAPPORT PHYSIQUE

BALANCES DE TEMPERATURE, THERMOMETRES

ET LEURS INVENTEURS

Échelles de température. Il existe plusieurs échelles de température graduées et les points de congélation et d'ébullition de l'eau sont généralement pris comme points de référence. La plus répandue dans le monde est l’échelle Celsius. En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius proposa une échelle thermométrique à 100 degrés dans laquelle le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique normale était pris à 0 degré et la fonte des glaces à 100 degrés. La division d'échelle est 1/100 de cette différence. Quand ils ont commencé à utiliser des thermomètres, il s'est avéré plus pratique d'échanger les degrés 0 et 100. Peut-être que Carl Linney a pris part à cela (il a enseigné la médecine et les sciences naturelles à la même université d'Uppsala, où Celsius est l'astronomie), qui, en 1838, proposa de prendre la température de la fonte des glaces à 0 température, mais ne sembla pas avoir pensé au deuxième point de référence. À ce jour, l'échelle Celsius a quelque peu changé: la température de la glace fondant à la pression normale, qui dépend peu de la pression, est toujours supposée être à 0 ° C. Mais le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique est maintenant de 99,975 ° C, ce qui n'a pas d'incidence sur la précision des mesures de presque tous les thermomètres, à l'exception des thermomètres de précision spéciaux. Les échelles de température de Fahrenheit, Kelvin, Reaumur et autres sont également connues. L’échelle de température de Fahrenheit (dans la deuxième variante adoptée depuis 1714) a trois points fixes: 0 ° correspond à la température d’un mélange d’eau, de glace et d’ammoniac, 96 ° - température du corps d’une personne en bonne santé ( sous le bras ou la bouche). En tant que température de référence pour la vérification de divers thermomètres, une valeur de 32 ° a été prise pour le point de fusion de la glace. L'échelle Fahrenheit est répandue dans les pays anglophones, mais elle n'est presque jamais utilisée dans la littérature scientifique. Pour convertir la température en degrés Celsius (С) ​​en degrés Fahrenheit (температурыF), il existe une formule F = (9/5) 32C + 32, et pour la traduction inverse - la formule C = (5/9) (F 32). Les deux échelles, Fahrenheit et Celsius, sont très gênantes pour effectuer des expériences dans des conditions où la température tombe en dessous du point de congélation de l'eau et est exprimée par un nombre négatif. Dans de tels cas, des échelles de température absolue ont été introduites. Elles reposent sur une extrapolation au soi-disant zéro absolu - point auquel le mouvement moléculaire doit s’arrêter. L'une d'entre elles s'appelle l'échelle de Rankine et l'autre est l'échelle thermodynamique absolue. les températures sont mesurées en degrés Rankin (Rа) et Kelvin (K). Les deux échelles commencent à une température zéro absolu et le point de congélation de l'eau correspond à 491,7 R et à 273,16 K. Le nombre de degrés et de kelvins entre le point de congélation et le point d’ébullition de l’eau sur l’échelle Celsius et l’échelle thermodynamique absolue est le même et égal à 100; pour les échelles Fahrenheit et Rankin, il en va de même, mais 180. Les degrés Celsius sont convertis en Kelvin selon la formule K = C + 273,16 et les degrés Fahrenheit sont convertis en degrés Rankin selon la formule R = F + 459,7. En Europe, l’échelle de Reaumur, introduite en 1730 par René Antoine de Réaumure, a été distribuée pendant longtemps. Il n’est pas construit de façon arbitraire, comme l’échelle de Fahrenheit, mais en fonction de la dilatation thermique de l’alcool (rapport 1000: 1080). 1 degré de Reaumur est égal à 1/80 de l’intervalle de température entre le point de fusion de la glace (0 ° R) et de l’eau bouillante (80 ° R), c’est-à-dire que 1 ° R = 1,25 ° C, 1 ° C = 0,8 ° R, mais actuellement hors d'usage.

Après l'introduction du Système international d'unités (SI), l'utilisation de deux échelles de température est recommandée. La première échelle est thermodynamique, elle ne dépend pas des propriétés de la substance utilisée (milieu de travail) et est introduite par le cycle de Carnot. L'unité de température dans cette échelle de température est un kelvin (1 K) - l'une des unités de base du système SI. Cette unité porte le nom du physicien anglais William Thomson (Lord Kelvin), qui a développé cette échelle et maintenu l'unité de mesure de la température identique à celle de l'échelle de température en degrés Celsius. La deuxième échelle de température recommandée est pratique internationale. Cette échelle a 11 points de référence - les températures de transition de phase d'un certain nombre de substances pures, et les valeurs de ces points de température sont constamment affinées. L'unité de mesure de la température sur l'échelle pratique internationale est également 1 K.

Actuellement, le point triple de l'eau constitue le principal point de référence de l'échelle thermodynamique et de l'échelle de température pratique internationale. Ce point correspond aux valeurs strictement définies de température et de pression auxquelles l'eau peut simultanément exister à l'état solide, à l'état liquide et à l'état gazeux. De plus, si l’état du système thermodynamique n’est déterminé que par les valeurs de température et de pression, le point triple ne peut être qu’un. Dans le système SI, la température du point triple de l'eau est supposée être de 273,16 K à une pression de 609 Pa.

Outre le réglage des points de référence déterminés par le standard de température, il est nécessaire de choisir la propriété thermodynamique du corps, décrite par une grandeur physique, dont l'évolution est le signe d'un changement de température ou d'un signe thermométrique. Cette propriété devrait être assez facilement reproductible et la quantité physique facilement mesurable. La mesure de la grandeur physique spécifiée permet d'obtenir un ensemble de points de température (et les valeurs de température correspondantes), intermédiaires par rapport aux points de référence.

Le ratio de l'échelle de température Fahrenheit et Celsius

Échelle Fahrenheit Échelle Celsius

Point d'ébullition 212 ° 100 °

32 ° 0 ° point de congélation

Température du zéro absolu -459.67 ° -273.15 °

Lors de la conversion de Fahrenheit en Celsius, soustrayez 32 du nombre original et multipliez par 5/9.

Lors de la conversion de Celsius en Fahrenheit, le nombre initial est multiplié par 9/5 et ajouté 32.

Thermomètres. L'Allemand Gabriel Daniel Fahrenheit a apporté une contribution décisive au développement de la conception de thermomètres. En 1709, il inventa un thermomètre à alcool et, en 1714, un thermomètre à mercure. Il leur a donné le même formulaire qui s'applique maintenant. Le succès de ses thermomètres devrait être recherché dans la nouvelle méthode de purification du mercure introduite par lui; De plus, avant de souder, il fait bouillir le liquide dans le tube.

René Antoine de Réaumur n’a pas approuvé l’utilisation du mercure dans les thermomètres en raison du faible coefficient de dilatation du mercure. En 1730, il proposa également d'utiliser l'alcool dans les thermomètres. En 1731, il inventa un thermomètre à eau et alcool. Et puisque Reomur a découvert que l’alcool qu’il utilisait, mélangé dans un rapport de 5: 1 à de l’eau, s’étend dans un rapport de 1000: 1080 à mesure que la température passait du point de congélation au point d’ébullition de l’eau, il a suggéré une échelle de 0 à 80 °.

Scientifiques. Anders Celsius. Anders Celsius est né le 27 novembre 1701 en Suède. Ses domaines d'intérêt: astronomie, physique générale, géophysique.

Il a enseigné l'astronomie à l'université d'Uppsala, où il a fondé un observatoire astronomique.

Celsius a d'abord mesuré la luminosité des étoiles et établi la relation entre les aurores boréales et les vibrations du champ magnétique terrestre.

Il participa à l'expédition de la Laponie de 1736-1737 pour mesurer le méridien. À son retour des régions polaires, Celsius s’engage activement dans l’organisation et la construction de l’observatoire astronomique d’Uppsala et en devient le directeur en 1740. Anders Celsius est décédé le 25 mars 1744.

Celsins tire son nom du minéral, une sorte de feldspath de baryum.

Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) - physicien allemand. Né le 24 mai 1686 à Dantzig (maintenant Gdansk, Pologne). Il a étudié la physique en Allemagne, en Hollande et en Angleterre. Presque toute sa vie, il vécut aux Pays-Bas, où il travaillait à la fabrication d’instruments météorologiques de précision. En 1709, il fabriqua un alcool, en 1714 - un thermomètre à mercure, utilisant une nouvelle méthode de purification du mercure. Pour un thermomètre à mercure, Fahrenheit a construit une échelle avec trois points de référence: 0 ° correspond à la température du mélange eau - glace - ammoniac, 96 ° à la température du corps d'une personne en bonne santé et 32 ​​° pour le point de fusion de la glace ont été pris comme température de référence. Le point d'ébullition de l'eau pure sur l'échelle Fahrenheit était de 212 °. L’échelle Fahrenheit est utilisée dans de nombreux pays anglophones, bien qu’elle cède progressivement la place à l’échelle Celsius. En plus de la fabrication de thermomètres, Fahrenheit s'est engagé dans l'amélioration des baromètres et des hygromètres. Il a également étudié la dépendance du changement du point d'ébullition d'un liquide à la pression atmosphérique et à la teneur en sel de celui-ci, découvert le phénomène de la surfusion d'eau et compilé les tableaux de gravité spécifique des corps. Fahrenheit est décédé à La Haye le 16 septembre 1736.

René Reaumur. René Antoine de Réaumur (René Antoin de Réaumur) est né le 28 février 1683 à La Rochelle, naturaliste français, membre honoraire étranger de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg (1737). Travaux sur la régénération, la physiologie, la biologie des colonies d'insectes. Il a proposé une échelle de température, nommée d'après lui. Il a mis au point certaines méthodes de préparation de l'acier; l'une des premières tentatives visant à corroborer de manière scientifique certains procédés de coulée a été écrit: L'art de transformer le fer en acier. Il est parvenu à une conclusion valable: le fer, l'acier et la fonte diffèrent par la quantité d'impureté et en ajoutant ce mélange au fer, par cémentation ou par fusion avec du fer, Reomur a reçu de l'acier. En 1814, K. Careten a prouvé que le carbone était une impureté.

Reaumur a donné une méthode de fabrication de verre dépoli.

Aujourd'hui, la mémoire ne lie son nom qu'à l'invention d'une échelle de température utilisée de longue date. En fait, René Antoine Ferschant de Reaumure, qui a vécu en 1683-1757, principalement à Paris, appartenait à des scientifiques dont l'universalité est à notre époque - l'époque de la spécialisation étroite - difficile à imaginer. Réaumur était à la fois technicien, physicien et naturaliste. Il a acquis une grande renommée hors de France en tant qu'entomologiste. Au cours des dernières années de sa vie, Reaumur est venu à l’idée que la recherche du mystérieux pouvoir de transformation devrait être menée aux endroits où sa manifestation est la plus évidente - lors de la transformation des aliments dans le corps, c.-à-d. avec son assimilation.

William Rankin. William John Macquarne Rankin (1820-1872), ingénieur et physicien écossais, l'un des créateurs de la thermodynamique technique. Il a proposé un cycle de moteur à vapeur théorique (cycle de Rankin), une échelle de température (échelle de Rankin) dont le zéro coïncide avec une température thermodynamique nulle et une taille de 1 degré R. (5 ° C) = 5/9 K (l'échelle n'est pas étendue).

RAPPORT PHYSIQUE

BALANCES DE TEMPERATURE, THERMOMETRES

ET LEURS INVENTEURS

Échelles de température. Il existe plusieurs échelles de température graduées et les points de congélation et d'ébullition de l'eau sont généralement pris comme points de référence. La plus répandue dans le monde est l’échelle Celsius. En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius proposa une échelle thermométrique à 100 degrés dans laquelle le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique normale était pris à 0 degré et la fonte des glaces à 100 degrés. La division d'échelle est 1/100 de cette différence. Quand ils ont commencé à utiliser des thermomètres, il s'est avéré plus pratique d'échanger les degrés 0 et 100. Peut-être que Carl Linney a pris part à cela (il a enseigné la médecine et les sciences naturelles à la même université d'Uppsala, où Celsius est l'astronomie), qui, en 1838, proposa de prendre la température de la fonte des glaces à 0 température, mais ne sembla pas avoir pensé au deuxième point de référence. À ce jour, l'échelle Celsius a quelque peu changé: la température de la glace fondant à la pression normale, qui dépend peu de la pression, est toujours supposée être à 0 ° C. Mais le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique est maintenant de 99,975 ° C, ce qui n'a pas d'incidence sur la précision des mesures de presque tous les thermomètres, à l'exception des thermomètres de précision spéciaux. Les échelles de température de Fahrenheit, Kelvin, Reaumur et autres sont également connues. L’échelle de température de Fahrenheit (dans la deuxième variante adoptée depuis 1714) a trois points fixes: 0 ° correspond à la température d’un mélange d’eau, de glace et d’ammoniac, 96 ° - température du corps d’une personne en bonne santé ( sous le bras ou la bouche). En tant que température de référence pour la vérification de divers thermomètres, une valeur de 32 ° a été prise pour le point de fusion de la glace. L'échelle Fahrenheit est répandue dans les pays anglophones, mais elle n'est presque jamais utilisée dans la littérature scientifique. Pour convertir la température en degrés Celsius (С) ​​en degrés Fahrenheit (температурыF), il existe une formule F = (9/5) 32C + 32, et pour la traduction inverse - la formule C = (5/9) (F 32). Les deux échelles, Fahrenheit et Celsius, sont très gênantes pour effectuer des expériences dans des conditions où la température tombe en dessous du point de congélation de l'eau et est exprimée par un nombre négatif. Dans de tels cas, des échelles de température absolue ont été introduites. Elles reposent sur une extrapolation au soi-disant zéro absolu - point auquel le mouvement moléculaire doit s’arrêter. L'une d'entre elles s'appelle l'échelle de Rankine et l'autre est l'échelle thermodynamique absolue. les températures sont mesurées en degrés Rankin (Rа) et Kelvin (K). Les deux échelles commencent à une température zéro absolu et le point de congélation de l'eau correspond à 491,7 R et à 273,16 K. Le nombre de degrés et de kelvins entre le point de congélation et le point d’ébullition de l’eau sur l’échelle Celsius et l’échelle thermodynamique absolue est le même et égal à 100; pour les échelles Fahrenheit et Rankin, il en va de même, mais 180. Les degrés Celsius sont convertis en Kelvin selon la formule K = C + 273,16 et les degrés Fahrenheit sont convertis en degrés Rankin selon la formule R = F + 459,7. En Europe, l’échelle de Reaumur, introduite en 1730 par René Antoine de Réaumure, a été distribuée pendant longtemps. Il n’est pas construit de façon arbitraire, comme l’échelle de Fahrenheit, mais en fonction de la dilatation thermique de l’alcool (rapport 1000: 1080). 1 degré de Reaumur est égal à 1/80 de l’intervalle de température entre le point de fusion de la glace (0 ° R) et de l’eau bouillante (80 ° R), c’est-à-dire que 1 ° R = 1,25 ° C, 1 ° C = 0,8 ° R, mais actuellement hors d'usage.

Après l'introduction du Système international d'unités (SI), l'utilisation de deux échelles de température est recommandée. La première échelle est thermodynamique, elle ne dépend pas des propriétés de la substance utilisée (milieu de travail) et est introduite par le cycle de Carnot. L'unité de température dans cette échelle de température est un kelvin (1 K) - l'une des unités de base du système SI. Cette unité porte le nom du physicien anglais William Thomson (Lord Kelvin), qui a développé cette échelle et maintenu l'unité de mesure de la température identique à celle de l'échelle de température en degrés Celsius. La deuxième échelle de température recommandée est pratique internationale. Cette échelle a 11 points de référence - les températures de transition de phase d'un certain nombre de substances pures, et les valeurs de ces points de température sont constamment affinées. L'unité de mesure de la température sur l'échelle pratique internationale est également 1 K.

Actuellement, le point triple de l'eau constitue le principal point de référence de l'échelle thermodynamique et de l'échelle de température pratique internationale. Ce point correspond aux valeurs strictement définies de température et de pression auxquelles l'eau peut simultanément exister à l'état solide, à l'état liquide et à l'état gazeux. De plus, si l’état du système thermodynamique n’est déterminé que par les valeurs de température et de pression, le point triple ne peut être qu’un. Dans le système SI, la température du point triple de l'eau est supposée être de 273,16 K à une pression de 609 Pa.

Outre le réglage des points de référence déterminés par le standard de température, il est nécessaire de choisir la propriété thermodynamique du corps, décrite par une grandeur physique, dont l'évolution est le signe d'un changement de température ou d'un signe thermométrique. Cette propriété devrait être assez facilement reproductible et la quantité physique facilement mesurable. La mesure de la grandeur physique spécifiée permet d'obtenir un ensemble de points de température (et les valeurs de température correspondantes), intermédiaires par rapport aux points de référence.

Le ratio de l'échelle de température Fahrenheit et Celsius

Échelle Fahrenheit Échelle Celsius

Point d'ébullition 212 ° 100 °

32 ° 0 ° point de congélation

Température du zéro absolu -459.67 ° -273.15 °

Lors de la conversion de Fahrenheit en Celsius, soustrayez 32 du nombre original et multipliez par 5/9.

Lors de la conversion de Celsius en Fahrenheit, le nombre initial est multiplié par 9/5 et ajouté 32.

Thermomètres. L'Allemand Gabriel Daniel Fahrenheit a apporté une contribution décisive au développement de la conception de thermomètres. En 1709, il inventa un thermomètre à alcool et, en 1714, un thermomètre à mercure. Il leur a donné le même formulaire qui s'applique maintenant. Le succès de ses thermomètres devrait être recherché dans la nouvelle méthode de purification du mercure introduite par lui; De plus, avant de souder, il fait bouillir le liquide dans le tube.

René Antoine de Réaumur n’a pas approuvé l’utilisation du mercure dans les thermomètres en raison du faible coefficient de dilatation du mercure. En 1730, il proposa également d'utiliser l'alcool dans les thermomètres. En 1731, il inventa un thermomètre à eau et alcool. Et puisque Reomur a découvert que l’alcool qu’il utilisait, mélangé dans un rapport de 5: 1 à de l’eau, s’étend dans un rapport de 1000: 1080 à mesure que la température passait du point de congélation au point d’ébullition de l’eau, il a suggéré une échelle de 0 à 80 °.

Scientifiques. Anders Celsius. Anders Celsius est né le 27 novembre 1701 en Suède. Ses domaines d'intérêt: astronomie, physique générale, géophysique.

Il a enseigné l'astronomie à l'université d'Uppsala, où il a fondé un observatoire astronomique.

Celsius a d'abord mesuré la luminosité des étoiles et établi la relation entre les aurores boréales et les vibrations du champ magnétique terrestre.

Il participa à l'expédition de la Laponie de 1736-1737 pour mesurer le méridien. À son retour des régions polaires, Celsius s’engage activement dans l’organisation et la construction de l’observatoire astronomique d’Uppsala et en devient le directeur en 1740. Anders Celsius est décédé le 25 mars 1744.

Celsins tire son nom du minéral, une sorte de feldspath de baryum.

Gabriel Fahrenheit. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) - physicien allemand. Né le 24 mai 1686 à Dantzig (maintenant Gdansk, Pologne). Il a étudié la physique en Allemagne, en Hollande et en Angleterre. Presque toute sa vie, il vécut aux Pays-Bas, où il travaillait à la fabrication d’instruments météorologiques de précision. En 1709, il fabriqua un alcool, en 1714 - un thermomètre à mercure, utilisant une nouvelle méthode de purification du mercure. Pour un thermomètre à mercure, Fahrenheit a construit une échelle avec trois points de référence: 0 ° correspond à la température du mélange eau - glace - ammoniac, 96 ° à la température du corps d'une personne en bonne santé et 32 ​​° pour le point de fusion de la glace ont été pris comme température de référence. Le point d'ébullition de l'eau pure sur l'échelle Fahrenheit était de 212 °. L’échelle Fahrenheit est utilisée dans de nombreux pays anglophones, bien qu’elle cède progressivement la place à l’échelle Celsius. En plus de la fabrication de thermomètres, Fahrenheit s'est engagé dans l'amélioration des baromètres et des hygromètres. Il a également étudié la dépendance du changement du point d'ébullition d'un liquide à la pression atmosphérique et à la teneur en sel de celui-ci, découvert le phénomène de la surfusion d'eau et compilé les tableaux de gravité spécifique des corps. Fahrenheit est décédé à La Haye le 16 septembre 1736.

René Reaumur. René Antoine de Réaumur (René Antoin de Réaumur) est né le 28 février 1683 à La Rochelle, naturaliste français, membre honoraire étranger de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg (1737). Travaux sur la régénération, la physiologie, la biologie des colonies d'insectes. Il a proposé une échelle de température, nommée en son honneur. Il a amélioré certaines méthodes de préparation de l'acier: l'une des premières tentatives visant à justifier scientifiquement certains procédés de coulée, il a écrit l'ouvrage L'art de transformer le fer en acier. Il est parvenu à une conclusion valable: le fer, l'acier et la fonte diffèrent par la quantité d'impureté et en ajoutant ce mélange au fer, par cémentation ou par fusion avec du fer, Reomur a reçu de l'acier. En 1814, K. Careten a prouvé que le carbone était une impureté.

Reaumur a donné une méthode de fabrication de verre dépoli.

Aujourd'hui, la mémoire ne lie son nom qu'à l'invention d'une échelle de température utilisée de longue date. En fait, René Antoine Ferschant de Reaumure, qui a vécu en 1683-1757, principalement à Paris, appartenait à des scientifiques dont l'universalité est à notre époque - l'époque de la spécialisation étroite - difficile à imaginer. Réaumur était à la fois technicien, physicien et naturaliste. Il a acquis une grande renommée hors de France en tant qu'entomologiste. Au cours des dernières années de sa vie, Reaumur est venu à l’idée que la recherche du mystérieux pouvoir de transformation devrait être menée aux endroits où sa manifestation est la plus évidente - lors de la transformation des aliments dans le corps, c.-à-d. avec son assimilation.

William Rankin. William John Macquarne Rankin (1820-1872), ingénieur et physicien écossais, l'un des créateurs de la thermodynamique technique. Il a proposé un cycle de moteur à vapeur théorique (cycle de Rankin), une échelle de température (échelle de Rankin) dont le zéro coïncide avec une température thermodynamique nulle et une taille de 1 degré R. (° R) = 5/9 K (l'échelle n'est pas étendue).