Просмотр кода страницы Термометр

[[File:Alcohol-In-Glass Taylor Thermometer.jpg|мини|спиртовой термометр для измерения температуры воздуха]]

'''Термо́метр''' ({{lang-el|θέρμη}} «тепло» + {{lang-el2|μετρέω}} «измеряю»), также ''гра́дусник'' — [[измерительный прибор]] для измерения температуры различных тел и сред (воздуха, почвы, воды и т. д.). По принципу измерения существует несколько видов термометров: 
* жидкостные - [[Ртуть|ртутные]], [[Галинстан|галинстановые]], [[Этанол|спиртовые]] (спирт подкрашен каким-либо красителем, как правило красным или синим);
* механические - [[Биметаллическая пластина|биметаллические]];
* электронные - на основе [[Термопара|термопары]] или [[Терморезистор|терморезистора]] - [[термометр сопротивления]];
* оптические;
* [[газовый термометр|газовые]]
* {{нп5|инфракрасный термометр|инфракрасные|en|Infrared thermometer}}.

== История изобретения ==
Изобретателем термометра принято считать [[Галилей|Галилея]]: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и [[Винченцо Вивиани|Вивиани]], засвидетельствовали, что уже в [[1597 год]]у он сделал нечто вроде термобароскопа ([[термоскоп]]). Галилей изучал в это время работы [[Герон Александрийский|Герона Александрийского]], у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту. В дальнейшем, при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось и уровень воды в трубке понижался. При помощи термоскопа можно было судить только об изменении степени нагретости тела: числовых значений температуры он не показывал, так как не имел шкалы. Кроме того, уровень воды в трубке зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления. В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными. Они снабдили прибор шкалой из бусин и откачали воздух из резервуара (шарика) и трубки. Это позволило не только качественно, но и количественно сравнивать температуры тел. Впоследствии термоскоп был изменен: его перевернули шариком вниз, а в трубку вместо воды налили бренди и удалили сосуд. Действие этого прибора основывалось на расширении тел, в качестве «постоянных» точек брали температуры наиболее жаркого летнего и наиболее холодного зимнего дня.

Изобретение термометра также приписывают лорду [[Бэкон, Фрэнсис|Бэкону]], [[Фладд, Роберт|Роберту Фладду]], [[Санторио|Санториусу]], Скарпи, [[Дреббель, Корнелиус|Корнелиусу Дреббелю]], [[Джамбаттиста делла Порта|Порте]] и [[Косс, Саломон де|Саломону де Коссу]], писавшим позднее и частью имевшим личные отношения с Галилеем. Все эти термометры были воздушные и состояли из сосуда с трубкой, содержащего воздух, отделённый от атмосферы столбиком воды, они изменяли свои показания и от изменения температуры, и от изменения атмосферного давления.

[[Файл:Galileo Thermometer.jpg|мини|110пкс|[[Термометр Галилея]]]]

Термометры с жидкостью описаны в первый раз в [[1667]] г. «Saggi di naturale esperienze fatte nell’Accademia del Cimento», где о них говорится как о предметах, давно изготовляемых искусными ремесленниками, которых называют «Confia», разогревающими стекло на раздуваемом огне лампы и выделывающими из него удивительные и очень нежные изделия. Сначала эти термометры наполняли водой, но они лопались, когда она замерзала; употреблять для этого винный спирт начали в 1654 году по мысли великого герцога тосканского [[Фердинандо II Медичи|Фердинанда II]]. Флорентийские термометры не только изображены в «Saggi», но сохранились в нескольких экземплярах до нашего времени в Галилеевском музее, во Флоренции; их приготовление описывается подробно.

Сначала мастер должен был сделать деления на трубке, соображаясь с её относительными размерами и размерами шарика: деления наносились расплавленной эмалью на разогретую на лампе трубку, каждое десятое обозначалось белой точкою, а другие чёрными. Обыкновенно делали 50 делений таким образом, чтобы при таянии снега спирт не опускался ниже 10, а на солнце не поднимался выше 40. Хорошие мастера делали такие термометры настолько удачно, что все они показывали одно и то же значение температуры при одинаковых условиях, однако такого не удавалось достигнуть, если трубку разделяли на 100 или 300 частей, чтобы получить большую точность. Наполняли термометры посредством подогревания шарика и опускания конца трубки в спирт, заканчивали наполнение при помощи стеклянной воронки с тонко оттянутым концом, свободно входившим в довольно широкую трубку. После регулирования количества жидкости отверстие трубки запечатывали сургучом, называемым «герметическим». Из этого ясно, что эти термометры были большими и могли служить для определения температуры воздуха, но были ещё неудобны для других, более разнообразных опытов, и градусы разных термометров были не сравнимы между собою.

В [[1703]] г. [[Амонтон, Гийом|Амонтон]] ({{lang-en|Guillaume Amontons}}) в [[Париж]]е усовершенствовал воздушный термометр, измеряя не расширение, а увеличение упругости воздуха, приведённого к одному и тому же объёму при разных температурах подливанием ртути в открытое колено; барометрическое давление и его изменения при этом принимались во внимание. Нулём такой шкалы должна была служить «та значительная степень холода», при которой воздух теряет всю свою упругость (то есть современный [[абсолютный нуль]]), а второй постоянной точкой — температура кипения воды. Влияние атмосферного давления на температуру кипения ещё не было известно Амонтону, а воздух в его термометре не был освобождён от водяных газов; поэтому из его данных абсолютный нуль получается при −239,5° по шкале Цельсия. Другой воздушный термометр Амонтона, выполненный очень несовершенно, был независим от изменений атмосферного давления: он представлял сифонный барометр, открытое колено которого было продолжено кверху, снизу наполнено крепким раствором поташа, сверху нефтью и оканчивалось запаянным резервуаром с воздухом.

Современную форму термометру придал [[Фаренгейт, Габриель|Фаренгейт]] и описал свой способ приготовления в 1723 г. Первоначально он тоже наполнял свои трубки спиртом и лишь под конец перешёл к ртути. Нуль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начала замерзания воды» он показывал 32°, а температура тела здорового человека во рту или под мышкой была эквивалентна 96°. Впоследствии он нашёл, что вода кипит при 212° и эта температура была всегда одна и та же при том же состоянии [[барометр]]а. Сохранившиеся экземпляры термометров Фаренгейта отличаются тщательностью исполнения.

Окончательно установил обе постоянные точки, тающего льда и кипящей воды, шведский астроном, геолог и метеоролог [[Цельсий, Андерс|Андерс Цельсий]] в 1742 г. Но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. В своей работе Цельсий «[[Observations of two persistent degrees on a thermometer]]» рассказал о своих экспериментах, показывающих, что температура плавления льда (100°) не зависит от давления. Он также определил с удивительной точностью, как температура кипения воды варьировалась в зависимости от [[атмосферное давление|атмосферного давления]]. Он предположил, что отметку 0 ([[Температура кипения|точку кипения]] воды) можно откалибровать, зная, на каком уровне относительно моря находится термометр.

Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники ботаник [[Линней, Карл|Карл Линней]] и астроном Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде (за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды). В таком виде [[Градус Цельсия|шкала]] оказалась очень удобной, получила широкое распространение и используется до нашего времени.

По одним сведениям, Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера. По другим сведениям, шкалу перевернул Карл Линней в 1745 году. А по третьим — шкалу перевернул преемник Цельсия М.Штремер и в XVIII веке такой термометр был широко распространён под именем «шведский термометр», а в самой Швеции — под именем Штремера, но известнейший шведский химик Иоганн Якоб в своем труде «Руководства по химии» по ошибке назвал шкалу М. Штремера цельсиевой шкалой и с тех пор стоградусная шкала стала носить имя Андерса Цельсия.

Работы [[Реомюр, Рене Антуан|Реомюра]] в 1736 г. хотя и повели к установлению 80° шкалы, но были скорее шагом назад против того, что сделал уже Фаренгейт: термометр Реомюра был громадный, неудобный в употреблении, а его способ разделения на градусы был неточным и неудобным.

После Фаренгейта и Реомюра дело изготовления термометров попало в руки ремесленников, так как термометры стали предметом торговли.

В 1848 г. английский физик [[лорд Кельвин|Вильям Томсон]] (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, нуль которой не зависит от свойств воды или вещества, заполняющего термометр. Точкой отсчета в «[[Кельвин|шкале Кельвина]]» послужило значение [[абсолютный нуль|абсолютного нуля]]: −273,15° С. При этой температуре прекращается тепловое движение молекул. Следовательно, становится невозможным дальнейшее охлаждение тел.

== Жидкостные термометры ==
<!-- {{main|Ртутный термометр}} — см https://en.wikipedia.org/wiki/Mercury-in-glass_thermometer -->
Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это [[спирт]] или [[ртуть]]), при изменении температуры окружающей среды.

Жидкостные термометры подразделяются на ''ртутные'' и ''термометры с не ртутным заполнением''. Последние применяются не только из-за экономических соображений, но и также из-за использования широкого диапазона температур. Так, в термометрии, в качестве нертутного заполнения термометров используются вещества: ''спирты (этиловый, метиловый, пропиловый), пентан, толуол, сероуглерод, ацетон, таллиевая амальгама и галлий.''<ref>{{Книга|автор=Геращенко О.А., Федоров В.Г.|заглавие=Тепловые и температурные измерения|ответственный=|издание=|место=Киев|издательство="Наукова думка"|год=1965|страницы=20—22|страниц=303|isbn=|isbn2=}}</ref>

В связи с тем, что с 2020 года [[Минаматская конвенция о ртути|ртуть под запретом]] во всём мире<ref>[http://www.inopressa.ru/article/31oct2013/corriere/mercurio.html Ртуть с 2020 года будет под запретом во всем мире] {{Wayback|url=http://www.inopressa.ru/article/31oct2013/corriere/mercurio.html |date=20150924043022 }} / Карлотта Клеричи | Corriere della Sera, Инопресса, 31 октября 2013</ref><ref name="ria-russia-2014-09-24">{{cite news|url=http://ria.ru/society/20140925/1025509579.html|title=Россия подписала конвенцию о запрете ртути в быту|date=2014-09-25|publisher=РИА Новости|accessdate=2014-09-25|archivedate=2014-09-25|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140925161823/http://ria.ru/society/20140925/1025509579.html}}</ref> из-за её опасности для здоровья<ref>[http://ehp.niehs.nih.gov/0800337/ A Review of Events That Expose Children to Elemental Mercury in the United States] {{Wayback|url=http://ehp.niehs.nih.gov/0800337/ |date=20150919040834 }} / Environ Health Perspect; DOI:10.1289/ehp.0800337: «Exposure to small spills from broken thermometers was the most common scenario»</ref>, во многих областях деятельности ведётся поиск альтернативных наполнений для бытовых термометров. 

Такой заменой стал [[галинстан]] (сплав металлов: [[Галлий|галлия]], [[Индий|индия]], [[Олово|олова]] и [[цинк]]а). Галлий применяют для измерения высоких температур. Также ртутные термометры все чаще с большим успехом заменяются платиновыми или медными термометрами сопротивления. Также все шире применяются и другие типы термометров.

: ''Об удалении разлившейся ртути из разбитого термометра см. статью '''[[Демеркуризация]]'''''
<gallery>
Băile Herculane, stacidomo, termometro, 1.jpeg|Уличный жидкостный термометр
Clinical thermometer 38.7.JPG|Ртутный медицинский термометр
Файл:Galinstan-Fieberthermometer.jpg|мини|Галинстановый медицинский термометр
</gallery>

== Механические термометры ==

Термометры этого типа действуют по тому же принципу, что и жидкостные, но в качестве датчика обычно используется [[Металлы|металлический]] стержень или лента из [[Биметаллическая пластина|биметалла]] скрученная в спираль. При изменении температуры стержень меняет свою длину, приводя в действие исполнительный механизм.

Биметаллическая пластина меняет радиус изгиба, а поскольку она смотана в спираль, это выглядит как вращение конца спирали, где и закреплена стрелка.
<gallery>
Механический термометр.JPG|Оконный механический термометр
Bimetal coil reacts to lighter.gif|Демонстрация работы механического термометра
</gallery>

== Электронные термометры ==
Принцип работы электронных термометров основан на изменении [[Электрическое сопротивление|сопротивления]] проводника при изменении температуры окружающей среды.

Электронные термометры более широкого диапазона основаны на [[термопара]]х (контакт между металлами с разной электроотрицательностью создаёт [[Электрический контакт|контактную]] разность потенциалов, зависящую от температуры).

Наиболее точными и стабильными во времени являются [[термометр сопротивления|термометры сопротивления]] на основе платиновой проволоки или платинового напыления на керамику. Наибольшее распространение получили [[PT100]] (сопротивление при 0 °C — 100Ω) [[PT1000]] (сопротивление при 0 °C — 1000Ω) (IEC751). Зависимость от температуры почти линейна и подчиняется квадратичному закону при положительной температуре и уравнению 4 степени при отрицательных (соответствующие константы весьма малы, и в первом приближении эту зависимость можно считать линейной). Температурный диапазон −200 — +850 °C.
: <math>R_T = R_0 \left[ 1 + AT + BT^2 + CT^3 (T-100) \right] \; (-200\;{}^{\circ}\mathrm{C} < T < 0\;{}^{\circ}\mathrm{C}),</math>
: <math>R_T = R_0 \left[ 1 + AT + BT^2 \right] \;             (0\;{}^{\circ}\mathrm{C} \leq T < 850\;{}^{\circ}\mathrm{C}).</math>
Отсюда
<math>R_T</math> сопротивление при ''T'' °C,
<math>R_0</math> сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) —
: <math>A =  3.9083 \times 10^{-3} \; {}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}</math>
: <math>B = -5.775 \times 10^{-7} \; {}^{\circ}\mathrm{C}^{-2}</math>
: <math>C = -4.183 \times 10^{-12} \; {}^{\circ}\mathrm{C}^{-4}.</math>
* см. [[Эффект Пельтье]]

<gallery>
24c (23941845).jpeg|Уличные электронные часы с термометром
LED digital wall clock (Seiko).JPG|Настенные электронные часы с термометром
Draadloze thermometer.jpg|Домашняя метеостанция
Высокая температура.jpg|Электронный медицинский термометр
</gallery>

== Оптические термометры ==
Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению [[Светимость|уровня светимости]], [[спектр]]а и иных параметров (см. [[Волоконно-оптическое измерение температуры]]) при изменении температуры. Например, инфракрасные измерители температуры тела.

=== Инфракрасные термометры ===
[[Пирометр|Инфракрасный термометр]] позволяет измерять температуру без непосредственного контакта с человеком. В 2014 году Россия подписала [[Минаматская конвенция о ртути|Минаматскую конвенцию о ртути]], и к 2030 году Россия откажется от производства ртутных термометров.<ref>{{Cite web |url=http://www.axiomasveta.com/info/rossiya_podpisala_minamatskuyu_konventsiyu_po_rtuti_kotoraya_predusmatrivaet_poetapnyy_otkaz_ot_etog/ |title=Отказ России от ртути и люминесцентных ламп<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2018-11-04 |archive-date=2018-11-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181104050541/http://www.axiomasveta.com/info/rossiya_podpisala_minamatskuyu_konventsiyu_po_rtuti_kotoraya_predusmatrivaet_poetapnyy_otkaz_ot_etog/ |deadlink=no }}</ref>В некоторых странах уже давно имеется тенденция отказа от ртутных термометров в пользу инфракрасных не только в медицинских учреждениях, но и на бытовом уровне.

<gallery>
Irthermo.png|Инфракрасный термометр
Infrared thermometer (Innovo).jpg|мининфракрасный термометр
</gallery>
== Технические термометры ==
Технические термометры используются на предприятиях в сельском хозяйстве, нефтехимической, химической, горно-металлургической промышленностях, в машиностроении, жилищно- коммунальном хозяйстве, транспорте, строительстве, медицине, словом, во всех жизненных сферах.

Выделяют такие виды технических термометров:<br>
* термометры технические жидкостные;
* термометры биметаллические ТБ, ТБТ, ТБИ;
* термометры сельскохозяйственные ТС-7А-М;
* термометры максимальные СП-83;
* термометры для спецкамер низкоградусные СП-100;
* термометры специальные вибростойкие СП-1;
* термометры ртутные электроконтактные ТПК;
* термометры лабораторные ТЛ;
* термометры для нефтепродуктов ТН;
* термометры для испытаний нефтепродуктов ТИН.

== Максимальные и минимальные термометры ==
[[Файл:Thermométrographe de Six.jpg|100пкс|справа|Максимальный и минимальный термометр]]
По виду регистрации предельного значения температуры термометры разделяются на максимальные, минимальные и без регистрации<ref>{{Cite web |url=http://www.meteovesti.ru/news.n2?item=63414105763 |title=Чем максимальный и минимальный термометры отличаются от обычного |access-date=2013-11-26 |archive-date=2013-12-02 |archive-url=https://web.archive.org/web/20131202224518/http://www.meteovesti.ru/news.n2?item=63414105763 |deadlink=no }}</ref>. Минимальный/максимальный термометр показывает минимальное/максимальное значение температуры, достигнутое с момента сброса. Так, медицинский ртутный термометр является максимальным — он показывает максимальное значение температуры, достигнутое в ходе измерения, благодаря узкой «шейке» между ртутным резервуаром и [[капилляр]]ом, в которой при уменьшении температуры столбик ртути разрывается, и ртуть не уходит обратно в резервуар из капилляра. Перед измерением фиксирующий (максимальный или минимальный) термометр должен быть сброшен (приведён к значению заведомо ниже/выше измеряемой температуры).
{{-}}

== Газовый термометр ==
[[Файл:Gasthermometer.jpg|100пкс|справа|Газовый термометр]]
{{main|Газовый термометр}}
[[Газовый термометр]] — прибор для измерения температуры, основанный на [[Закон Шарля|законе Шарля]].

В 1787 году Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к почти одинаковому повышению давления, если при этом объём остается постоянным. При изменении температуры по [[Шкала Кельвина|шкале Кельвина]] давление [[идеальный газ|идеального газа]] в постоянном объёме прямо пропорционально температуре. Отсюда следует, что давление газа (при {{math|''V'' {{=}} const}}) можно принять в качестве количественной меры температуры. Соединив сосуд, в котором находится газ, с манометром и проградуировав прибор, можно измерять температуру по показаниям манометра.

В широких пределах изменений концентраций газов и температур и малых давлениях температурный коэффициент давления разных газов примерно одинаков, поэтому способ измерения температуры с помощью газового термометра оказывается малозависящим от свойств конкретного вещества, используемого в термометре в качестве рабочего тела. Наиболее точные результаты получаются, если в качестве рабочего тела использовать водород или гелий.

== Объем рынка ==
В 2024 году в России было продано более 11,2 млн медицинских термометров на сумму 3,5 млрд рублей, по данным базы «Аудит розничных продаж медицинской техники в России (total sell out)» компании RNC Pharma<ref>{{Cite web|url=https://remedium.ru/news/v-dekabre-2024-goda-potrebleni/|title=В декабре 2024 года потребление медицинских термометров в России упало на рекордные 40,5% {{!}} Remedium.ru|lang=ru|website=remedium.ru|date=2025-04-02|access-date=2025-02-06}}</ref>.

== См. также ==
{{Div col|3}}
* [[Термометр сопротивления]]
* [[Термохимические краски]]
* [[Аквариумный термометр]]
* [[Манометрический термометр]] 
* [[Пирометр]]
* [[Тепловизор]]
* [[Дилатометр]]
* [[Конус Зегера]]
* [[Цветовая температура]]
* [[Абсолютная термодинамическая температура]]
{{Div col end}}

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Литература ==
* {{книга|автор=Гельфер Я. М.|заглавие=История и методология термодинамики и статистической физики|издание=Изд. 2-е, перераб. и дополн.|издательство=Высшая школа|год=1981|место=М.|страниц=536|ref=Гельфер, История и методология термодинамики и статистической физики}}
* {{ВТ-ЭСБЕ+|Термометр|[[Лермантов, Владимир Владимирович|Лермантов В. В.]]}}
* {{книга|автор=[[Сивухин, Дмитрий Васильевич|Сивухин Д. В.]]|заглавие=Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика|издание=5 изд., испр.|издательство=ФИЗМАТЛИТ|год=2005|место=М.|страниц=544|isbn=5-9221-0601-5|ref=Сивухин, 
Т. II. Термодинамика и молекулярная физика}}

== Ссылки ==
{{Навигация
 |Портал       = 
 |Викисловарь  = термометр
 |Викиучебник  = 
 |Викицитатник = 
 |Викитека     = 
 |Викивиды     = 
 |Викиновости  = 
 |Викисклад    = 
 |Викигид      = 
 |Метавики     = 
 |Тема         = Термометр
}}
{{External media
|image1=[https://archive.today/kkVnz/ea796ae31d71ca189e5fd1710246d7219b4188dc.png Beckmann Differential Thermometer]
}}
* [http://www.membrana.ru/lenta/?7443 Европа наложила запрет на ртуть в термометрах] / membrana, 11 июля 2007
* [http://www.ria-stk.ru/mi/adetail.php?ID=44177 Термометр медицинский цифровой прецизионный] / Мир Измерений, 01.09.2010{{не АИ|16|09|2015}}<!-- Первичное,  придумали термометр и что?* -->
* [http://advicehome.ru/page18.php Ртутный термометр] (Домашний советник) {{не АИ|16|09|2015}}

{{Библиоинформация}} {{^|12px}}
{{Метеорологическое оборудование}}
{{химическая лаборатория}}

[[Категория:Термометры| ]]
[[Категория:Лабораторное оборудование]]
[[Категория:Медицинские измерительные приборы]]