История термометра

Мэри Беллис освещала изобретения и изобретателей для ThoughtCo в течение 18 лет. Она известна своими независимыми и документальными фильмами, в том числе об Александре Грэме Белле.

Лорд Кельвин изобрел шкалу Кельвина в 1848 году для термометров.Шкала Кельвина измеряет крайние значения тепла и холода. Кельвин разработал идею абсолютной температуры, так называемого «второго начала термодинамики», и разработал динамическую теорию тепла.

В 19 веке ученые исследовали самую низкую возможную температуру. В шкале Кельвина используются те же единицы измерения, что и в шкале Цельсия, но она начинается с АБСОЛЮТНОГО НУЛЯ, температуры, при которой все, включая воздух, замерзает. Абсолютный ноль — это O K, что составляет -273°C градусов по Цельсию.

Лорд Кельвин — биография

Сэр Уильям Томсон, барон Кельвин из Ларгса, лорд Кельвин из Шотландии (1824–1907) учился в Кембриджском университете, был чемпионом по гребле, а позже стал профессором естествознания в Университете Глазго. Среди других его достижений было открытие в 1852 году «эффекта Джоуля-Томсона» газов и его работа над первым трансатлантическим телеграфным кабелем (за что он был посвящен в рыцари), а также изобретение им зеркального гальванометра, используемого в кабельной сигнализации, сифонного самописца. , механический предсказатель приливов, улучшенный корабельный компас.

Выдержки из: Философского журнала, октябрь 1848 г., издательство Кембриджского университета, 1882 г.

. Характерное свойство шкалы, которую я сейчас предлагаю, состоит в том, что все ступени имеют одинаковое значение; то есть, что единица тепла, падающая от тела А при температуре Т° этой шкалы к телу В при температуре (Т-1)°, произвела бы один и тот же механический эффект, каково бы ни было число Т. Это можно с полным правом назвать абсолютной шкалой, так как ее характеристика совершенно не зависит от физических свойств какого-либо конкретного вещества.

Для сравнения этой шкалы со шкалой воздушного термометра необходимо знать значения (согласно изложенному выше принципу оценки) градусов воздушного термометра.Теперь выражение, полученное Карно из рассмотрения его идеальной паровой машины, позволяет нам вычислить эти величины при экспериментальном определении скрытой теплоты данного объема и давления насыщенного пара при любой температуре. Определение этих элементов составляет основную цель большой работы Реньо, о которой уже упоминалось, но в настоящее время его исследования не завершены. В первой части, единственной из когда-либо опубликованных, были установлены скрытые теплоты данного веса и давления насыщенных паров при всех температурах от 0° до 230° (центов воздушного термометра); но было бы необходимо, кроме того, знать плотности насыщенного пара при различных температурах, чтобы мы могли определить скрытую теплоту данного объема при любой температуре. Г-н Реньо объявляет о своем намерении начать исследования для этой цели; но до тех пор, пока результаты не станут известны, у нас нет возможности пополнить данные, необходимые для настоящей задачи, кроме как оценить плотность насыщенного пара при любой температуре (соответствующее давление известно из уже опубликованных исследований Рено) по приближенным законам сжимаемости и расширения (законы Мариотта и Гей-Люссака или Бойля и Дальтона). В пределах естественной температуры в обычном климате плотность насыщенного пара фактически найдена Реньо (Etudes Hydrométriques в Annales de Chimie), чтобы очень точно проверить эти законы; и у нас есть основания полагать, исходя из опытов, проведенных Гей-Люссаком и другими, что вплоть до температуры 100° не может быть значительного отклонения; но наша оценка плотности насыщенного пара, основанная на этих законах, может быть очень ошибочной при таких высоких температурах в 230°.Следовательно, полностью удовлетворительный расчет предложенной шкалы не может быть сделан до тех пор, пока не будут получены дополнительные экспериментальные данные; но с данными, которыми мы действительно располагаем, мы можем провести приблизительное сравнение новой шкалы с шкалой воздушного термометра, которая по крайней мере между 0° и 100° будет вполне удовлетворительной.

Работа по выполнению необходимых расчетов для сравнения предложенной шкалы со шкалой воздушного термометра в пределах от 0° до 230° последнего была любезно выполнена г-ном Уильямом Стилом, недавно работавшим в колледже Глазго. , ныне из колледжа Святого Петра в Кембридже. Его результаты в табличных формах были представлены Обществу с диаграммой, на которой графически представлено сравнение между двумя шкалами. В первой таблице приведены величины механического воздействия, обусловленного прохождением единицы тепла через последовательные градусы воздушного термометра. Принятая единица теплоты есть количество, необходимое для повышения температуры килограмма воды от 0° до 1° воздушного термометра; а единицей механического воздействия является метр-килограмм; то есть килограмм, поднятый на метр в высоту.

Во второй таблице выставлены температуры по предложенной шкале, соответствующие разным градусам воздушного термометра от 0° до 230°. Произвольные точки, совпадающие на двух шкалах, это 0° и 100°.

Если мы сложим вместе первые сто чисел, приведенных в первой таблице, мы найдем 135,7 для количества работы, связанной с тем, что единица тепла нисходит от тела А при 100° к В при 0°. Теперь 79 таких единиц тепла, по словам доктора Блэка (его результат был слегка скорректирован Реньо), растопили бы килограмм льда.Следовательно, если теплоту, необходимую для плавления фунта льда, принять теперь за единицу и если за единицу механического действия принять метр-фунт, то количество работы, получаемой при опускании единицы теплоты со 100° до 0° составляет 79×135,7 или почти 10 700. Это то же самое, что 35 100 футо-фунтов, что немного больше, чем работа двигателя мощностью в одну лошадиную силу (33 000 футо-фунтов) в минуту; и, следовательно, если бы у нас была паровая машина, работающая с полной экономией при мощности в одну лошадиную силу, при температуре котла 100° и конденсаторе, поддерживаемом при 0° за счет постоянного снабжения льдом, то, скорее всего, менее фунта лед растает за минуту.