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.
A Galileo thermometer (or Galilean thermometer) is a thermometer made of a sealed glass cylinder containing a clear liquid and several glass vessels of varying density. The individual floats rise or fall in proportion to their respective density and the density of the surrounding liquid as the temperature changes. It is named after Galileo Galilei because he discovered the principle on which this thermometer is based—that the density of a liquid changes in proportion to its temperature.
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.