Идея создания градусника (термометра) принадлежит Галилео Галилею. Следует сначала оговориться, что в научных записях ученого упоминание о термометре отсутствует, но ученики мастера Нелли и Вивиани отмечали, что уже в конце 16 векав процессе своих опытов, направленных на измерение температуры,Галилей использовал нечто вроде термобароскопа (термоскопа). В этот период своей деятельности естествоиспытатель интересовался материалами Герона Александрийского, который создал аналогичный прибор, но не для определения нагрева жидкости, а для подъема уровня воды подогревом. В то время градусник состоял из стеклянного шара и спаянной с ним стеклянной трубки. Для проведения замера шарик подогревали, а конец трубки помещали в воду. Секрет состоял в том, что когда воздух в шарике остывал – вода в трубке под давлением шла вверх, а если шар снова нагревали – то давление повышалось и вода в трубке шла вниз.
В середине 17 века неточное изобретение Галилея было улучшено учеными из Флоренции. Для увеличения точности получаемых данных они добавили в прибор шкалу из бусин, а чтобы убрать погрешность из-за атмосферного давления – внутри трубки и шара теперь был вакуум. Далее термометр снова претерпел изменения. Саму конструкцию перевернули, а в трубке вместо вакуума поместили спирт, удалив сосуд. Принцип действия теперь зависел от расширения мер, роль константы теперь выполняли данные самого холодного и самого жаркого дня.
Стоит отметить, что авторство идеи термометра приписывают многим именитым ученым: лорду Френсису Бэкону, Роберту Фладду, Санкториусу Скарпи, Порте, Соломону де Каус и многим другим, которые поддерживали связь с великим естествоиспытателем. Все их приборы похожи внешне и по принципу замера – сосуд с трубкой с воздухом внутри, окунутый в воду. Эти термометры также изменяли свои данные в зависимости от переменынагрева и давления.
В современном мире существуют несколько типов термометров.
Жидкостные термометры реагируют на смену температуры при помощи колебаний объема залитого в них спирта или ртути (ртутный термометр). Но следует учесть, что ртуть при неправильном применении ядовита, поэтому постоянно проводятся исследования, направленные на замену ртути другим веществом. Альтернативой такого рода приборам может быть галинстан, который является сплавом металлов (галлий, индий, олово) и находится в жидком состоянии при температуре до 35 ° С.
Одной из разновидностей термометров являются электрические градусники. Они действуют на основе сопротивления проводника, которое возникает при переменах температуры.
При необходимости измерения более высоких либо низких температур используются градусники, которые работают на основе термопары (контактирование металлов с разным зарядом даётразличие потенциалов, зависящее от температуры). Одним из самых надежных и достоверных градусников являются приборы,основанные на принципе сопротивления платины и керамики (часто используются РТ 100 с сопротивлением 0°С- 100 и РТ 1000 с сопротивлением 0°С - 1000 (IEС751). Связь с температурой практически линейна и зависит от квадратичного закона при нагреве выше 0°С и уравнения 4 степени при температуре ниже 0°С. Таким образом, электрический термометр может с высокой точностью измерятьтемпературы от – 200 до +850 °С.
Производятся также и оптические термометры, принцип работы которых основан на изменении цветами степени освещения при перемене температуры. Примером таких приборов может являться инфракрасный термометр. Особенность такого прибора состоит в том, что он способен измерять температуру тела, не соприкасаясь с ним. Это стало причиной постепенного перехода европейских стран от ртутных термометров к инфракрасным даже в быту.
Инфракрасный градусник имеет множество достоинств, к примеру:
- не вреден для здоровья, даже если механически поврежден,
- данные о температуре более верны,
- продолжительность измерения невелика - всего лишь полсекунды,
- допустимость измерения температуры большого числа людей.
