Một chút về nhiệt kế và nhiệt kế của Ferdinand

26

Một chút về nhiệt kế và nhiệt kế của Ferdinand

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
A. I. BUZDIN

Nóng, ấm, lạnh, sương giá…
Đây là cách chúng ta mô tả trong cuộc sống hàng ngày mức độ tích lũy của các cơ thể khác nhau. Thước đo của sự nóng lên là nhiệt độ: nhiệt độ càng cao thì cơ thể càng nóng.

Chúng ta có thể dễ dàng phân biệt nóng và lạnh bằng cách chạm vào, nhưng khoa học bắt đầu bằng các phép đo định lượng. Ngày nay, ngay cả một học sinh cũng biết rằng để thay đổi nhiệt độ, bạn cần phải dùng nhiệt kế, tức là nhiệt kế. Với việc phát minh ra nhiệt kế, sự phát triển của khoa học về nhiệt đã bắt đầu.

Hầu hết các nhiệt kế đều tận dụng đặc tính của nhiệt để nở ra khi nóng lên (và co lại khi nguội đi). Nhiệt kế đầu tiên do Galileo chế tạo vào năm
vào đầu thế kỷ 17, ông làm việc về nước. Người ta hiểu rằng với sự trợ giúp của nó, có thể thay đổi nhiệt độ không thấp hơn điểm đóng băng của nước và không cao hơn điểm sôi của nó. Theo thời gian, nhiệt kế được sử dụng rộng rãi nhất là nhiệt kế thông thường. Tuy nhiên, trong những đợt sương giá nghiêm trọng, nó ngừng hoạt động - ở nhiệt độ -38,8 ° C, lõi đóng băng. Ở đây nhiệt kế cồn được giải cứu (điểm đóng băng của rượu thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của rễ và bằng - 97 ° C), hiện nay cũng được sử dụng rộng rãi.

Công lao phát minh ra nhiệt kế cồn thuộc về Công tước Ferdinan II, người trị vì Florence vào giữa thế kỷ 17. Cùng với công việc nhà nước, Công tước dành nhiều thời gian cho khoa học tự nhiên. Có một thời, ông là học trò của Galileo và có đóng góp đáng kể vào việc phát triển các phương pháp đo nhiệt độ. Trước khi nhiệt kế được sử dụng phổ biến, nhiệt kế đã được sử dụng phổ biến. Thiết bị kiểm soát nhiệt độ này chỉ cho phép bạn đánh giá xem nhiệt độ cao hơn hay thấp hơn một giá trị nhất định. Nhưng không thể đo nhiệt độ bằng nhiệt kế.

27

Ferdinand đã đạt được kỹ năng tuyệt vời trong việc chế tạo các loại nhiệt kế khác nhau. Ferdinand đã gửi một trong những máy đo nhiệt độ của mình từ Đức cho Kircher, người đang tham gia nghiên cứu khoa học bán thời gian. Thiết bị bao gồm một ống thủy tinh mở ở phía trên, gần như chứa đầy nước (xem hình). Trong nước có một số bình nhỏ hình quả lê có cổ kéo xuống. Mỗi bình chứa một bong bóng khí, kích thước của bong bóng này được chọn sao cho ở nhiệt độ nhất định, các bình này nổi trong nước bên trong ống. Ở nhiệt độ cao hơn, không khí trong các thùng chứa nở ra, chiếm chỗ một phần nước; kết quả là lực nổi tăng lên và tàu nổi lên trên mặt nước. Từ mô tả của Ferdinand, có thể đánh giá rằng nhiệt độ mà các bình “treo” bên trong ống là khoảng 15 °C. Khi nhiệt độ không khí xung quanh giảm xuống dưới 15°C, không khí bên trong bình trở nên nhỏ hơn, lượng nước trong bình tăng lên và chúng chìm xuống đáy.

Cùng lúc với thiết bị này và mô tả chi tiết hoạt động của nó, Ferdinand đã gửi cho Kircher một chiếc nhiệt kế khác. Nó rất giống với cái đầu tiên và chỉ khác ở chỗ nó chứa đầy nước và bịt kín. Tuy nhiên, trong thiết bị này thì ngược lại, các bình chìm xuống khi nóng lên và nổi lên khi nguội đi. Ferdinand để Kircher tự mình giải câu đố về chiếc nhiệt kế thứ hai. Chúng tôi không biết liệu Kircher có hoàn thành được nhiệm vụ này hay không. Nhưng chúng tôi hy vọng rằng bạn, người đọc, sẽ làm điều đó mà không gặp nhiều khó khăn. (Và bạn có thể kiểm tra tính chính xác của đáp số bằng cách xem trang 58).

Ferdinand cũng chế tạo nhiệt kế với nhiều chủng loại và kiểu dáng khác nhau. Điều tò mò là ông đã làm rất nhiều việc để “đưa” những khám phá khoa học vào “sản xuất”. Một trong những dự án của Ferdinad là chăn nuôi gà quy mô lớn. Ông đã chế tạo một trong những máy ấp trứng đầu tiên, nơi ông sử dụng nhiệt kế của mình để kiểm soát nhiệt độ trong khi ấp trứng nhân tạo.

Tuy nhiên, ngay cả khi đó, thành tựu khoa học được giới thiệu cũng không phải là một nhiệm vụ dễ dàng: trong số 150 quả trứng, Ferdinand chỉ nhận được ba con gà. Tại sao điều này xảy ra? Có lẽ do người công nhân ở không đủ khoảng cách, không coi trọng việc đo nhiệt kế và tin tưởng hơn vào cảm giác của chính mình, hoặc có lẽ do kiến ​​thức sinh học kém của Ferdinad. Bây giờ chúng ta chỉ có thể đoán tại sao thí nghiệm này lại kết thúc trong thất bại.

Với thành công rực rỡ, Ferdinand đã sử dụng nhiệt kế để quan sát thời tiết, ông đã thực hiện các phép đo khí tượng quan trọng và biên soạn tài liệu từ việc quan sát nhiệt độ trong giếng sâu và ngục tối vào các thời điểm khác nhau trong năm. Hóa ra ở độ sâu, mùa xảy ra muộn hơn một chút so với trên bề mặt - đúng lúc để trái đất có thời gian khô đi hoặc ngược lại, nguội đi.

Chúng tôi sẽ kết thúc phép tính nhỏ của mình về nhiệt kế và nhiệt kế bằng một câu hỏi dành cho người đọc: tại sao nhiệt kế nước lại bất tiện khi đo nhiệt độ gần điểm đóng băng của nước?