На основе термоскопа, изобретенного Галилео Галилеем в начале 1600-х годов, термометр на столе вашего коллеги называетсятермометр Галилея Простой, довольно точный термометр, сегодня это в основном используется в качестве украшения. Термометр Галилея состоит из герметичной стеклянной трубки, наполненной водой и несколькими плавающими пузырьками. Пузырьки представляют собой стеклянные сферы, наполненные окрашенной жидкой смесью. Эта жидкая смесь может содержать спирт или просто воду с пищевым красителем.
К каждому пузырю прикреплена маленькая металлическая бирка с указанием температуры. На бирке выгравированы число и символ градуса. Эти металлические метки на самом деле являются калиброванными противовесами. Вес каждого тега немного отличается от других. Поскольку все пузыри выдуваются вручную, они не совсем одинакового размера и формы. Пузырьки калибруют, добавляя в них определенное количество жидкости, чтобы они имели одинаковую плотность. Итак, после прикрепления к пузырькам взвешенных меток каждый из них очень незначительно отличается по плотности (отношению массы к объему) от других пузырьков, а плотность всех них очень близка к плотности окружающей воды.
Если вы читали этот вопрос, то знаете, что на объект, погруженный в жидкость, действуют две основные силы: направленная вниз гравитация и восходящая сила плавучести. Этот термометр работает благодаря направленной вниз силе тяжести.
Основная идея заключается в том, что по мере изменения температуры воздуха снаружи термометра изменяется и температура воды, окружающей пузырьки. При изменении температуры воды она либо расширяется, либо сжимается, тем самым изменяя свою плотность. Таким образом, при любой заданной плотности одни пузырьки всплывут, а другие утонут. Пузырь, который опускается больше всего, показывает приблизительную текущую температуру.
Рассмотрите этот пример:
Допустим, в термометре пять пузырьков:
- Синий пузырь, обозначающий 60 градусов
- Желтый пузырь, обозначающий 65 градусов
- Зеленый пузырь, обозначающий 70 градусов
- Фиолетовый пузырь, обозначающий 75 градусов
- Красный кружок, обозначающий 80 градусов
Синий пузырь (60 градусов) является самым тяжелым (самым плотным) пузырем, и каждый последующий пузырь становится немного легче, а красный пузырь является самым легким. Теперь, допустим, температура в комнате 70 градусов. Поскольку окружающий воздух имеет температуру 70 градусов, мы знаем, что температура воды внутри термометра также составляет около 70 градусов. Синие и желтые пузыри (60 и 65 градусов соответственно) откалиброваны так, что они имеют более высокую плотность, чем вода при этой температуре, поэтому они тонут. Фиолетовые и красные пузырьки имеют плотность ниже плотности окружающей воды, поэтому они плавают на самом верху термометра. Поскольку зеленый пузырек откалиброван для представления 70 градусов, той же температуры, что и вода, он немного опускается, так что он плавает чуть ниже фиолетового и красного пузырей, тем самым показывая температуру в комнате!
Часто задаваемые вопросы о термометре Galileo
Что такое термометр Galileo и как он работает?
Термометр Галилео, изобретенный астрономом Галилео Галилеем, работает в основном по принципу плавучести. Он используется для определения способности объекта тонуть или плавать. Он состоит из стеклянных сфер, которые движутся вверх и вниз при изменении температуры. Поднимающаяся стеклянная сфера указывает на падение температуры, тогда как повышение температуры обозначается падающей стеклянной сферой.
Что такое прозрачная жидкость в термометре Galileo?
Прозрачная жидкость в термометре Galileo представляет собой этанол, бесцветную летучую жидкость с очень слабым запахом. Хотя его плотность меньше, чем у воды, она меняется в зависимости от температуры, даже больше, чем у воды.
Как вы читаете показания стеклянного термометра Galileo?
Вы можете определить температуру окружающей среды, глядя на шарики, которые плавают в жидкости. Теперь прочитайте бирку, прикрепленную к средней лампочке, чтобы узнать температуру. Если вы не видите сферы посередине, посмотрите на самую нижнюю, чтобы узнать температуру.
Насколько точен термометр Galileo?
Этот термометр лучше подходит для приблизительных значений. Он точно измеряет температуру окружающей среды, но, поскольку он использует выталкивающую силу, его расчеты могут быть не такими точными, как современные цифровые термометры.
Может ли термометр Galileo замерзнуть?
Термометры Galileo не замерзают. Тем не менее, вы, возможно, захотите, чтобы он не поглощал прямые солнечные лучи. Это может привести к обесцвечиванию сфер внутри трубки, что повлияет на точность измерения температуры.