Termomeeter

Termomeetri idee andis Galileo Galilei (1564–1642) 16. saj lõpuaastatel. Tema valmistatud riist koosnes õhuga täidetud kerast, mille külge oli joodetud peenike toru. Galilei täitis toru osaliselt veega ja asetas otsapidi veeanumasse.

Kera soojendamisel või jahutamisel soojeneb või jahtub keras olev õhk, sellega muutub ruumala ja muutub ka veetaseme kõrgus. Termomeetrit sellisest riistast siiski ei saanud, sest selle näit sõltus peale temperatuuri veel ka õhurõhust. Õhk on ju kergesti kokkusurutav ja õhurõhu muutus kutsub esile keras oleva õhu ruumala muutuse ja veetaseme kõrguse muutuse. Seega pole veetaseme kõrguse muutuse järgi võimalik otsustada, mis selle esile kutsub, kas temperatuuri muutus või õhurõhu muutus. Teaduses on aga sageli oluline idee. Esimese vedeliktermomeetri valmistas Galilei kaasaegne Evangelista Torricelli (1608–1647).

Vedeliktermomeeter koosneb vedelikumahutist ja selle külge joodetud ühtlase siseläbimõõduga peenikesest paisumistorust. Paisuva ainena kasutatakse sageli elavhõbedat, piiritust või toluooli.

Vedelik täidab mahuti ja osaliselt ka peenikese toru. Vedeliku ruumala muutumisel ehk termomeetri soojenemisel või jahtumisel muutub vedelikusamba pikkus paisumistorus. Mida mahukam on mahuti ja peenem paisumistoru, seda pikem (geomeetriliselt, pikkusühikutes) on termomeetri skaalal 1 kraad. Meditsiinilise termomeetri paisumistoru on juuspeenike ja selle skaalajaotiste vahe on 0,1 kraadi.

Meditsiinilistes termomeetrites ja teistes täppistermomeetrites kasutatakse paisuva ainena elavhõbedat. Välitermomeetrites elavhõbedat ei kasutata, sest elavhõbe võib külmal talvel tahkuda (elavhõbe tahkub temperatuuril –39 °C). Ka iga­päevaseks kasutamiseks ja samuti koolide tarbeks ei valmistata elavhõbedat sisaldavaid termomeetreid. Elavhõbedaaur on väga mürgine. Termomeetri purunemise korral voolab elavhõbe väikeste piiskadena laiali, piisad satuvad väikestesse pragudesse, kust neid on praktiliselt võimatu kätte saada. Elavhõbe aurub aastaid, mürgitades nii pidevalt kõiki ruumis viibivaid inimesi.

Meil kasutatavat temperatuuri mõõtmise skaalat nimetatakse Rootsi füüsiku ja astronoomi Anders Celsiuse (loe: tselsius) (1701–1744) auks Celsiuse skaalaks. Just tema soovitas 1742. a valida üheks temperatuuriskaala püsipunktiks vee keemis­temperatuuri ja teiseks püsipunktiks sulamistemperatuuri ning jagada saadud vahe­miku 100 osaks. Esialgu oli Celsiuse skaala tänapäevase skaalaga võrreldes tagur­pidi: vesi kees 0 kraadi juures ja jää sulas 100 kraadi juures. Rootsi loodusteadlane Karl Linné soovitas skaala ringi pöörata.

Maailma eri paikades kasutatakse erinevate skaaladega termomeetreid. Kõige enam on neist levinud kolm: Celsiuse, Fahrenheiti (loe: faarenhait) ja Réaumuri (loe: reomüür) temperatuuriskaala.

Kõikidel nendel on ühik – 1 kraad – erineva väärtusega, erineda võivad ka skaalade nullpunktid.

Teaduslikes uurimustes kasutatakse absoluutset temperatuuri­skaalat. Skaala nullpunkt tähistab kõige madalamat võimalikku temperatuuri. Celsiuse skaala järgi on temperatuuri absoluutne null –273,15 °C ehk ligikaudu –273 °C. Absoluutse temperatuuri ühikuks on 1 kelvin (lühend 1 K). Skaala võttis kasutusele Inglise teadlane William Thomson (1824–1907), kes teenete eest Ameerika Ühendriikide ja Inglismaa vahelise telegraafikaabli paigaldamisel sai lord Kelvini tiitli. Absoluutse temperatuuri­skaala järgi on jää sulamistemperatuur 273 K. 1 K on võrdne 1 kraadiga Celsiuse skaalas.