Термометр, прибор для измерения температуры системы. Измерение температуры важно для широкого спектра деятельности, включая производство, научные исследования и медицинскую практику.
Изобретение термометра обычно приписывают итальянскому математику-физику Галилео Галилею. В его приборе, построенном около 1592 года, изменение температуры перевернутого стеклянного сосуда приводило к расширению или сжатию воздуха внутри него, что, в свою очередь, изменяло уровень жидкости, которой было частично заполнено длинное горлышко сосуда с открытым горлышком. Этот общий принцип был усовершенствован в последующие годы путем проведения экспериментов с такими жидкостями, как ртуть, и создания шкалы для измерения расширения и сжатия таких жидкостей при повышении и понижении температуры.
К началу XVIII века было разработано до 35 различных температурных шкал. Немецкий физик Даниэль Габриэль Фаренгейт в 1700-30 годах создал точные ртутные термометры, откалиброванные по стандартной шкале от 32° — температуры таяния льда — до 96° — температуры тела. Единица измерения температуры (градус) в температурной шкале Фаренгейта равна 1/180 разницы между точками кипения (212°) и замерзания воды. Первая шкала Цельсия (состоящая из 100 градусов) приписывается шведскому астроному Андерсу Цельсию, который разработал ее в 1742 году. Цельсий обозначил 0° точкой кипения воды, а 100° — точкой таяния снега. Позже эта система была перевернута: 0° стал обозначать холодную температуру, а 100° — горячую, и в таком виде она получила широкое распространение. Она была известна просто как шкала Цельсия, пока в 1948 году не была переименована в шкалу Цельсия. В 1848 году британский физик Уильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин) предложил систему, использующую градусы Цельсия, но привязанную к абсолютному нулю (-273,15 °C); единица этой шкалы теперь известна как кельвин. В шкале Ранкина (см. Уильям Ранкин) используется градус Фаренгейта, привязанный к абсолютному нулю (-459,67 °F).
Любое вещество, которое так или иначе изменяется при изменении температуры, может быть использовано в качестве основного компонента термометра. Газовые термометры лучше всего работают при очень низких температурах. Жидкостные термометры когда-то были самым распространенным типом термометров. Они были просты, недороги, долговечны и могли измерять температуру в широком диапазоне. Жидкость почти всегда представляла собой ртуть или окрашенный спирт, запаянный в стеклянную трубку с газом, например азотом или аргоном, занимающим весь остальной объем трубки. В начале XXI века ртутные термометры были вытеснены электронными цифровыми термометрами, которые были более точными и не содержали токсичной ртути. В цифровых термометрах используется термистор — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Для измерения температуры тела также используются инфракрасные термометры, которые фокусируют инфракрасный свет на детектор, измеряющий количество полученного света, и преобразуют электрический сигнал, создаваемый детектором, в температуру.
В термометрах с электрическим сопротивлением обычно используется платина, и они, как и термисторы, работают по принципу изменения электрического сопротивления при изменении температуры. Однако они могут измерять гораздо больший диапазон температур, чем термисторы. Термопары являются одними из наиболее широко используемых промышленных термометров. Они состоят из двух проводов из разных материалов, соединенных на одном конце и подключенных к прибору для измерения напряжения на другом. Разница температур между двумя концами создает напряжение, которое может быть измерено и преобразовано в температуру спая. Биметаллическая полоска — один из самых надежных и долговечных термометров. Это просто две полоски из разных металлов, соединенные вместе и удерживаемые на одном конце. При нагревании обе полоски расширяются с разной скоростью, в результате чего возникает эффект изгиба, который и используется для измерения изменения температуры. Раньше в термостатах в качестве датчиков температуры использовались биметаллические полоски, но в современных цифровых термостатах используются термисторы.
Другие термометры работают за счет восприятия звуковых волн или магнитных состояний, связанных с изменением температуры. Эффективность магнитных термометров возрастает по мере снижения температуры, что делает их чрезвычайно полезными для точного измерения очень низких температур. Температуру можно также отобразить на карте, используя метод, называемый термографией, который обеспечивает графическое или визуальное представление температурных условий на поверхности объекта или участка земли.
