Введение

Термометр Галилея (или галилеевский термометр) – это термометр, состоящий из герметичного стеклянного цилиндра, заполненного прозрачной жидкостью и несколькими стеклянными сосудами разной плотности. Отдельные сосуды поднимаются или опускаются в зависимости от изменения температуры, пропорционально их собственной плотности и плотности окружающей жидкости. Он назван в честь Галилео Галилея, поскольку он открыл принцип, лежащий в основе этого термометра, – зависимость плотности жидкости от температуры.

История

Хотя он и носит имя физика Галилея XVI–XVII веков, термометр был изобретен не им. (Галилей действительно изобрел термометр, называемый «Галилеев термометр воздуха», точнее – термоскоп, в 1603 году или ранее.) Инструмент, известный сегодня как термометр Галилея, был изобретен группой ученых и техников, известных как флорентийская Accademia del Cimento. Детали устройства были опубликованы в Saggi di naturali esperienze fatte nell'Academia del Cimento sotto la protezione del Serenissimo Principe Leopoldo di Toscana e descritte dal segretario di essa Accademia (1666), главном издании академии. В английском переводе этой работы (1684) устройство («Пятый термометр») описывается как «медленный и ленивый», что отражено в альтернативном итальянском названии изобретения – termometro lento (медленный термометр). Внешний сосуд заполняли «ректифицированным винным спиртом» (концентрированным раствором этанола в воде); вес стеклянных пузырьков регулировали, удаляя небольшое количество стекла с запаянного конца; а в верхней части основного сосуда оставляли небольшое воздушное пространство, чтобы жидкость могла расширяться. Устройство, которое сейчас называют термометром Галилея, было возрождено в современную эпоху Музеем естественной истории в Лондоне, который начал продавать его версию в 1990-х годах.

Операция

В термометре Галилея небольшие стеклянные баллончики частично заполнены жидкостями разных цветов. Состав этих жидкостей в основном состоит из воды; некоторые содержат незначительный процент спирта, но это не влияет на работу термометра; они служат лишь фиксированными грузиками, а их цвета указывают на определенные температуры. После герметизации выдутых вручную баллончиков их эффективная плотность регулируется при помощи металлических подвесок, расположенных под ними. Любое расширение, вызванное изменением температуры цветной жидкости и воздушного пространства внутри баллончиков, не влияет на работу термометра, поскольку эти материалы герметично заключены в стеклянный баллончик фиксированного размера. Прозрачная жидкость, в которой погружены баллончики, – это не вода, а некоторые органические соединения (например, этанол или керосин), плотность которых изменяется с температурой в большей степени, чем у воды. Изменения температуры влияют на плотность внешней прозрачной жидкости, что приводит к соответствующему подъему или опусканию баллончиков.