§ 196. Термометры

Расширение тел при нагревании используют для устройства приборов, служащих для определения температуры тел, — термометров. Грубым термометром может служить, например, двойная пластинка, изображенная на рис. 355, или колба с трубкой. Обыкновенный жидкостный термометр состоит из небольшого стеклянного резервуара, к которому присоединена стеклянная трубка с узким внутренним каналом (рис. 360). Резервуар и часть трубки наполнены какой-либо жидкостью (ртутью, спиртом, толуолом и т. п.). О температуре среды, в которую погружен термометр, судят по положению верхнего уровня жидкости в трубке.

Рис.. 360. Жидкостный термометр лабораторного типа

Деления на шкале наносят следующим образом. В том месте шкалы, где устанавливается уровень столбика жидкости, когда резервуар термометра опущен в тающий снег, ставят цифру 0. В том месте шкалы, где устанавливается столбик жидкости, когда резервуар термометра погружен в пар воды, кипящей при нормальном давлении (760 мм.рт.ст.), ставят цифру 100. Промежуток между этими отметками делят на сто равных частей, называемых градусами. Ниже точки  и выше точки  наносят деления того же размера. Буква  указывает на имя ученого Цельсия, предложившего такой способ деления шкалы (термометр Цельсия, или стоградусный). Кроме шкалы Цельсия, в Англии и Америке до сих пор в ходу шкала Фаренгейта , в которой температура таяния льда соответствует , а температура кипения воды — .

Описанным термометром, конечно, можно пользоваться только при таких температурах, при которых вещество, которым он наполнен, жидкое. Например, ртутным термометром нельзя измерять температуру ниже , так как при более низкой температуре ртуть затвердевает.

Данное выше определение градуса является до известной степени произвольным. Подъем уровня жидкости в трубке термометра зависит от свойств жидкости и от сорта стекла, из которого сделан термометр. Очевидно, мы не можем ожидать, чтобы точно совпадали между собой показания двух, даже тщательно изготовленных термометров с делениями, проставленными по указанному выше способу, если эти термометры сделаны из разных материалов.

Действительно, если мы, например, для ртутного термометра разделили расстояние между отметками  и  на сто равных частей, то отсюда еще вовсе не следует, что и для любого другого вещества деления должны быть одинаковыми по длине.

Поэтому нужно выбрать термометр какого-нибудь определенного устройства и с ним сравнивать все прочие. В качестве такого термометра выбрали газовый термометр, т. е. термометр, в котором отсчитывается изменение давления газа с повышением температуры. Устройство газового термометра мы рассмотрим в §235. Показания тщательно изготовленного ртутного термометра отличаются от показаний газового термометра очень мало. Жидкостные термометры бывают разных размеров и форм, смотря по назначению. Цена деления на их шкале тоже различна: , , иногда даже .

Само собой разумеется, что термометр показывает температуру только той части жидкости, с которой он соприкасается. Поэтому, если мы хотим знать температуру жидкости, занимающей значительный объем, то эту жидкость нужно тщательно перемешать, чтобы обеспечить одинаковость температуры по всему ее объему. Отсчитывать показания термометра обычного типа, вынув его из жидкости, температуру которой измеряют, нельзя — показание его изменится.

Иногда изготавливают термометры, показывающие максимальную или минимальную температуру, которую принимал термометр. К числу таких термометров принадлежит широко распространенный медицинский термометр. В резервуар термометра впаян тонкий стеклянный волосок, отчасти входящий в трубку термометра и сужающий ее канал (рис 361). Прохождение ртути из трубки обратно в резервуар сквозь узкий канал требует значительного давления, как мы узнаем дальше, изучая свойства жидкостей. Поэтому при охлаждении термометра ртутный столбик, разрываясь в месте сужения, остается в трубочке (рис. 362) и указывает, таким образом, наиболее высокую температуру больного, которую показал термометр. Чтобы возвратить ртуть в резервуар, следует встряхнуть термометр.

Рис. 361. Схема устройства резервуара медицинского термометра (без ртути); виден стеклянный волосок, кончик которого входит в трубку термометра

Рис. 362. Резервуар медицинского термометра, наполненный ртутью, при комнатной температуре; стеклянный волосок удерживает в трубке столбик ртути, не пропуская ее в резервуар

196.1. Рассмотрите при помощи сильной лупы устройство медицинского термометра. Если термометр употребляли для измерения температуры человека и не сбили его, то в лупу виден стеклянный волосок, входящий в трубку.

196.2. Нормальная температура человеческого тела — около . Сколько это составляет по шкале Фаренгейта?

196.3. Почему разрушается медицинский термометр, если его резервуар нагреть до температуры выше ? Как можно устроить термометр, чтобы он не разрушался, если его нагреть слишком сильно?