Занимательная история мер измерений, или Какого роста дюймовочка - Федор Столетов Страница 28

Шао = 0,01 л.

Гэ = 0,104 л.

Шэн = 1,035 л (в древности 0,19—0,34 л).

Доу = 10,3 л.

Дворцовый ху (люйху) = 103 л.

Складской ху (цанху) = 2 люйху = 206 л.

Цандань = цанху.

Как измеряли температуру

История термометра

В прежние времена температуру измерять не могли и определяли, что называется, «на ощупь», то есть по ощущениям. Однако многие ученые прежних веков задумывались о том, как научиться узнавать температуру более конкретно, чем «тепло» или «холодно».

Изобретение термометра приписывают многим ученым: Галилею, Санторио, лорду Бэкону, Роберту Фладду, Скарпи, Корнелию Дреббелю, Порте и Саломону де Каус.

В сочинениях Галилея нет описания прибора для измерения какой-либо температуры, но его ученики засвидетельствовали, что в 1597 году он создал термоскоп – аппарат для поднятия воды при помощи нагревания.

Галилео Галилей – итальянский физик, механик, астроном, философ, математик, родившийся в Пизе в 1564 году. Он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий, он считается основателем экспериментальной физики. Своими экспериментами он опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики.

К изучению тепловых явлений Галилей подошел с тех же позиций; прежде всего он занялся тем, как измерить температуру тела. Принцип действия термоскопа был известен еще в Древней Греции, о нем упоминал, в частности, Эмпедокл в своей книге «О природе» в 460 г. до н. э.

Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нем становилось меньше и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Конечно, он показывал весьма приблизительные значения температуры. Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления. Эти эксперименты Галилей проводил в период с 1592 по 1600 годы.

Итальянский врач Санторио был одним из изобретателей первого ртутного термометра. Он не только лечил людей во второй половине XVI и начале XVII века, но и занимался наукой, анатомией и физиологией человека. Он работал в Польше, Венгрии и Хорватии, преподавал в Падуанском университете, активно изучал процесс дыхания, проводил исследования в области обмена веществ.

Опыты Санторио проводил на себе и создал для этого множество измерительных приборов: прибор для измерения силы пульсации артерий, весы для наблюдения за изменениями массы человека и ртутный термометр. В своем труде «Комментарий к врачебному искусству Галена», вышедшем в 1612 году, он описал схему его устройства. Этот термометр измерял температуру человеческого тела, но был таким большим, что его устанавливали во дворе дома. Прибор был в форме шара и имел продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления. Свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью.

Вскоре после этого, в 1617 году, схему термометра описал также астроном и математик Джузеппе Бьянкани.

Дальнейшее усовершенствование термометра произвел немецкий ученый Отто фон Герике (1602–1686). По предложению Фердинанд о II Медичи, великого герцога Тосканского, фон Герике стал использовать в термометрах вместо воздуха окрашенный спирт. При дворе великого герцога были приборы, измерявшие относительную температуру тела человека. Это были стеклянные резервуары, напоминающие лягушат, частично заполненные жидкостью. На ее поверхности плавали разноцветные шарики разной плотности. Когда жидкость согревалась, самые тяжелые шарики опускались на дно. Чем меньше шариков на поверхности, тем выше температура у больного.

По некоторым данным, друг Галилея венецианский математик Франческо Сагредо ввел в термоскоп первый вариант шкалы, по-видимому, то же сделал в Англии физик Роберт Фладд в 1638 году. В 1701 году датский физик и астроном Оле Ремер добавил в термоскоп температурную шкалу, которая стала прообразом шкалы Фаренгейта. Фаренгейт был у Ремера в гостях в 1708 году.

Даже Ньютон занимался вопросом создания температурной шкалы. У него есть работа «О шкале степеней тепла и холода», опубликованная в 1701 году, в которой описана 12-градусная шкала. Нуль он поместил в точке замерзания воды, а 12 градусов отвечали температуре здорового человека.

Изобретению термометра, который бы не зависел от перепадов атмосферного давления, помогли эксперименты физика Эванджелиста Торричелли, ученика Галилея. В результате термометр наполнили ртутью, перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.

Долгое время ученые не могли найти исходные точки, расстояние между которыми можно было бы разделить равномерно. Предлагались самые разные варианты: начинать шкалу с точки оттаивания льда или растопленного сливочного масла, с температуры кипения воды и даже с некоей «значительной степени холода».

Термометр современной формы с точной шкалой измерения создал немецкий физик Габриэль Фаренгейт. Он описал свой способ создания термометра в 1723 году. Изначально Фаренгейт создал два спиртовых термометра, но потом принял решение применить в термометре ртуть. В температурной шкале Фаренгейта опорными точками являются температура таяния смеси снега и нашатыря (О °F) и нормальная температура человеческого тела (100 °F), а величина градуса в шкале термометра определяется как сотая часть интервала между опорными точками. Таким образом, температурный интервал между точками таяния льда и кипения воды разделен на 180 частей – градусов Фаренгейта (°F), причем точке таяния льда присвоено значение 32° F, а точке кипения воды 212°F.

Температурная шкала Реомюра была предложена в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретенный им спиртовой термометр. Единица шкалы Реомюра – градус Реомюра (°R). 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками: таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R), т. е. 1° Реомюра равен 1,25° Цельсия.

Когда этот термометр только был разработан, французские ремесленники приступили к его массовому изготовлению. У них уже был опыт в изготовлении ртутных барометров, и они решили применить знакомую им технологию. Спирт заменили ртутью, термометры стали меньше и удобнее. В 1840-е годы до Франции дошли образцы термометров Цельсия, в которых были две опорные точки. Изготовителям было гораздо проще разбить небольшое расстояние, на которое поднимался столбик ртути при переходе воды от замерзания к кипению, на некоторое количество частей. Каждый ремесленник помнил, что шкала Реомюра заканчивалась числом 80 (выше начинал кипеть спирт). Поэтому они обозначили точку кипения воды числом 80. Так и возникла «шкала Реомюра», которая дожила до середины XX века. Дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Шведский астроном, геолог