Ein Thermoskop ist ein Instrument zur Erkennung von Temperaturunterschieden. Im Gegensatz zum Thermometer erlaubt das Thermoskop nicht, dass diese Unterschiede absolut gemessen werden (in quantitativen Daten). In der Vergangenheit ist es eine Vorrichtung zum Demonstrieren der Volumenvergrößerung einer bestimmten Luftmenge, die in einem Behälter enthalten ist, wenn dieser Behälter erhitzt wird, und ihrer Abnahme, wenn der Behälter gekühlt wird.
Das Wort "Thermoskop" taucht erstmals in der 1620 in Bologna veröffentlichten Abhandlung " Sphaera mundi seu Cosmographia demonstrativa " auf. Der Autor Giuseppe Bianconi , seit 1603 Professor für Mathematik in Padua , kennt Galileo gut, der Professor für Mathematik an der die Universität dieser Stadt zwischen 1592 und 1610. Bianconi bezieht sich daher auf das Instrument, das unter dem Namen Thermoscope of Galileo bekannt sein wird .
Eine besondere Art von Thermoskop für sehr kleinen Temperaturunterschiede zwischen zwei benachbarten Orten zu messen, erfand fast gleichzeitig von dem schottischen Physiker John Leslie und dem amerikanischen Benjamin Thompson , Graf Rumford im frühen XIX - ten Jahrhundert. Dieses Instrument wird auch als Differentialthermometer bezeichnet .
In der Abhandlung über Reifen gibt Philo von Byzanz die erste Beschreibung eines Thermoskops. Es ist ein Bleiballon, leer (mit Luft gefüllt) mit einem dichten Stopfen. Ein Glasrohr hat ein Ende, das durch den Stopfen mit dem Kolben in Verbindung steht, und das andere Ende, das in eine mit Wasser gefüllte Vase eintaucht. Wenn das Gerät in die Sonne gestellt wird, dehnt sich die Luft im Ballon aus und entweicht, wodurch Blasen im mit Wasser gefüllten Gefäß entstehen. Im Schatten steigt das Wasser aus der Vase in die Röhre. Philo schließt daraus, dass Feuer mit Luft verbunden ist und sie anzieht. Philo hebt das Phänomen der Variation des Luftvolumens als Funktion der Temperatur hervor, versteht es jedoch nicht.
Das Thermoskop von Heron of Alexandria besteht aus einer Kiste voller Wasser, deren Öffnung die Kommunikation mit der Atmosphäre ermöglicht. Es wird von einem Ballon überragt, der teilweise mit Wasser gefüllt ist und mit einem vertikalen Rohr ausgestattet ist, das in die Box eintaucht. Ein anderes Rohr in einem umgekehrten U hat einen Zweig, der in das Wasser des Ballons eintaucht, und den anderen Zweig, der über dem Kasten offen ist. Wenn das Gerät der Sonne ausgesetzt ist, drückt die Luft aus dem Ballon Wasser aus dem Ballon, das in die Box tropft, in das U-förmige Rohr. Wenn sich das Gerät im Schatten befindet, steigt das Wasser in der Box unter dem Einfluss des atmosphärischen Drucks im Ballon auf.
In 1612 , Santorio Santorio , Freund von Galileo und Professor für Medizin an der Universität von Padua , hatte die Idee für Galileo Thermoskop in ein Instrument verwandeln , die Temperatur des Patienten zu messen. Es besteht aus einer kleinen Glaskugel, die eine konstante Luftmenge einschließt und über einem offenen Rohr steht, das lang und schmal ist und in eine Vase voller Wasser eintaucht. Der Patient legt den Klumpen in die Hand oder in den Mund. Unter dem Einfluss der Temperatur bewirkt die Änderung des Luftvolumens, dass sich der Füllstand der Wassersäule im Rohr verschiebt. Santorio verwendet zwei feste Bezugspunkte: die Temperatur des Schnees und die der Kerzenflamme, zwischen denen er eine einheitliche Dezimalteilung festlegt.
Es ist noch nicht genau ein Thermometer, da der tatsächliche Wert der erhaltenen Daten zweifelhaft ist: Das System ist offen und empfindlich gegenüber Schwankungen des Luftdrucks, die wir zu diesem Zeitpunkt noch nicht vermutet hatten (wir müssen 1644 auf Torriceli warten ). Sein Thermoskop war daher ein Thermometer, das auch als Barometer fungierte.
Trotz dieses Nachteils kann Santorio mit dem Gerät nachweisen, dass der menschliche Körper eine konstante Temperatur hat und nicht über Nacht abkühlt, wie angenommen wurde. Santorio ist somit der erste, der Fieber misst und deren Entwicklung während einer Krankheit verfolgt. Er versteht, dass es immer notwendig ist, an derselben Stelle des Körpers zu messen, und dass es notwendig ist, die minimale Zeit abzuwarten, die erforderlich ist, um das Gleichgewicht der Temperatur des Thermoskops mit der des Körpers zu erreichen.
Die einzige explizite Erwähnung des Thermoskops durch Galileo ist die, die er in einem Brief an seinen Freund Sagredo (S. 18-20) macht:
„Wenn sich die Luft in der Glühbirne unter dem Einfluss der Kälte zusammenzieht, steigt der Wein in der Röhre auf, um das erzeugte Vakuum zu ersetzen, und wenn die Luft erwärmt wird, wird sie verdünnt und nimmt mehr Platz ein, sodass er zurückschiebt und schickt den Wein herunter. Kälte ist also nichts anderes als ein Mangel an Wärme. ""Die beste Beschreibung, die wir von einem "Galileo-Thermoskop" und seiner Verwendung haben, ist die von Jean Leurechon gegebene eines Geräts, das er Thermometer nennt, in Kapitel 76 seiner 1624 in Pont-à-Monsoon veröffentlichten Arbeit "Récréation Mathématique" , das heißt zu Galileos Lebzeiten (gestorben 1642):
BeschreibungDie Vorrichtung besteht aus einem vertikal gehaltenen Kapillarrohr (einem sehr dünnen Rohr), dessen oberes Ende mit einem kleinen Ballon (einer kleinen Flasche) verschweißt ist und dessen unteres Ende mit farbigem Wasser oder einer anderen Flüssigkeit in einen Behälter eintaucht.
"Es ist ein Kristallgerät, das oben eine kleine Flasche und unten einen langen Hals hat, oder ein sehr dünnes Rohr, das unten in einer Vase voller Wasser endet oder mit einer anderen kleinen zurückgebogen ist Flasche, um Wasser oder Schnaps zu gießen, wie Sie möchten. Die Figur repräsentiert das gesamte Instrument besser als das geschriebene Wort.Stellen Sie in die untere Vase etwas mit Blau, Rot oder Gelb gefärbten Alkohol oder eine andere Farbe, die nicht zu stark aufgeladen ist, wie Essig, Wein, gerötetes Wasser oder starkes Wasser, das zum Gravieren von Kupfer verwendet wurde. ""FunktionsprinzipDie Änderung des Flüssigkeitsstands im Kapillarrohr hängt von der Änderung des Volumens und damit der Temperatur der im Kolben eingeschlossenen Luft ab.
"Ich sage zunächst, dass, wenn die in der (oberen) Flasche eingeschlossene Luft verdünnt oder kondensiert wird, das Wasser offensichtlich durch das Rohr steigt oder fällt, was Sie leicht erleben werden, wenn Sie das Instrument an einem sehr heißen Ort an einem Ort tragen sehr kalter Ort. Aber ohne einen Ort zu bewegen, wenn Sie Ihre Hand sanft von oben über die Flasche legen, ist sie so ungebunden und sieht so anfällig für jeden Eindruck aus, dass Sie gerade jetzt sehen werden, wie die Flasche abfällt. Wasser und, die Hand entfernt, sie wird langsam an seinen Platz steigen. Was noch deutlicher wird, wenn Sie die Flasche mit Ihrem Atem erhitzen, als wollten Sie ein Wort in Ihr Ohr sagen, um das Wasser auf Befehl zu senken.Der Grund für diese Bewegung ist, dass die erwärmte Luft im Rohr knapp wird und sich ausdehnt und mehr Platz haben möchte. Deshalb drückt er das Wasser zusammen und bringt es herunter. Im Gegenteil, wenn die Luft abkühlt und kondensiert, nimmt sie weniger Platz ein, und damit kein Hohlraum verbleibt, steigt das Wasser sofort auf. ""benutzen "Zweitens sage ich, dass wir auf diese Weise die Hitze- und Kältegrade erkennen können, die zu jeder Tageszeit in der Luft liegen. Denn je nachdem, ob die Außenluft heiß oder kalt ist, wird die in der Flasche eingeschlossene Luft knapp und kondensiert, (Wasser) steigt und fällt. Wir sehen also, dass das Wasser am Morgen sehr hoch gestiegen ist und dann nach und nach gegen Mittag auf sehr niedrig gesunken ist. und auf dem vesprée (abends) geht es hoch. Im Winter steigt es so hoch an, dass es fast das gesamte Rohr ausfüllt, im Sommer jedoch so tief, dass es bei heißem Wetter kaum im Rohr erscheint. "" Nützlichkeit einer SkalaDurch Einsetzen einer in 64 Grad unterteilten Skala entlang des Kapillarröhrchens können vergleichende Temperaturmessungen unter verschiedenen Umständen erhalten werden.
"Diejenigen, die diese Änderung durch Zahlen und Grade bestimmen wollen, ziehen eine Linie bis zum Ende des Rohrs und teilen sie nach Angaben der Philosophen in 8 Grad oder nach Angaben der Ärzte in 4 Grad, wobei sie diese 8 in 8 unterteilen andere in allen 64 Grundstücken zu haben. Auf diese Weise können sie nicht nur unterscheiden, inwieweit das Wasser morgens, mittags und zu jeder Tageszeit steigt, sondern wir können auch erkennen, um wie viel ein Tag kälter oder heißer als der andere ist, und feststellen, wie Bei vielen Grad steigt oder fällt das Wasser. Wir können die größte Hitze oder Kälte eines Jahres mit der eines anderen Jahres vergleichen. Sie können daran erkennen, wie viel heißer ein Raum als der andere ist. Man kann einen Raum, einen Ofen, einen Ofen in immer gleicher Hitze halten, so dass das Wasser des Thermometers immer im gleichen Maße bleibt. ""1643 veröffentlicht Athanase Kircher ein Buch mit dem Titel " Magnes, sive de arte magnetica ", in dem er verschiedene Arten von Instrumenten erwähnt, die die übliche Form von Luft-Wasser-Thermoskopen haben. Er beschreibt jedoch ein Originalmodell, bei dem ein vertikales Rohr in einen geschlossenen Ballon eintaucht, der zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist. Wenn die oben im Ballon eingeschlossene Luft erwärmt wird, dehnt sie sich aus und der Druck bewirkt, dass die Flüssigkeit im Rohr aufsteigt. Wir nähern uns der Konfiguration, die das Wasser- oder Alkoholthermometer annehmen wird (S.31).
Benjamin Thompson (1753-1814), Earl of Rumford, präsentiert sein Rumford-Thermoskop unter dem Titel Mémoire sur la Chaleur auf der öffentlichen Sitzung des National Institute am 6. Prairial Year 12 (25. Juni 1804).
„Mit Hilfe eines Instruments, das ich als Thermoskop bezeichne und das ein außerordentliches Maß an Empfindlichkeit aufweist, habe ich nicht nur festgestellt, dass Körper bei allen Temperaturen strahlen, sondern auch, dass die Strahlen kalter Körper auch wirksam sind, um heiße Körper zu kühlen Die Strahlen der letzteren sind wirksam bei der Erwärmung kalter Körper. ""Zwei kleine Ballons sind durch ein U-förmiges Glaskapillarröhrchen verbunden. Das horizontale Röhrchen D enthält einen Tropfen Weinbrand (farbige Flüssigkeit), der als Index dient. Wenn einer der Ballons erhitzt wird, dehnt sich die Luft darin aus und der farbige Zeigefinger bewegt sich in Richtung des anderen Ballons. Dieses Gerät ermöglicht es, " diese sehr kleinen Temperaturschwankungen der Körper zu messen oder vielmehr zu entdecken , die durch die Strahlung der umgebenden Körper verursacht werden" .
"Wenn das Instrument betriebsbereit ist, wird es wie folgt verwendet: Eine der beiden Kugeln wird durch Lichtschirme maskiert, mit vergoldetem Papier bedeckt und auf diese Weise vor den Einflüssen (Kalorien oder Kühlung) der heißen oder kalten Körper geschützt, die der anderen Kugel präsentiert werden. die darin enthaltene Luft wird entweder von einem Körper erwärmt oder gekühlt oder ist heißer oder kälter als das Thermoskop, das ihm auf diese Weise präsentiert wird; Die Elastizität dieser Luft wird durch diese Temperaturänderung verändert, und die kleine Säule oder Spirituosenblase des Weins, die sich im horizontalen Teil des Rohrs befindet, wird in Bewegung gesetzt und gezwungen, eine andere Station einzunehmen. Die Bewegungsrichtung dieser Blase gibt die Art der Änderung an, die in der Temperatur der Luft stattgefunden hat, die in der Kugel eingeschlossen ist, der der Körper präsentiert wird, und die von der Blase zurückgelegte Strecke ist das Maß für die Zunahme oder Abnahme. die Abnahme der Elastizität und folglich der Temperatur dieser Luft. Wenn die Blase bewegt sich weg von der Kugel auf die die Experimentierkörper vorgestellt wurden, ist es offensichtlich , dass die Luft in der Kugel eingeschlossen wurde erhitzt durch den Einfluss dieses Körpers; aber wenn die Geisterblase des Weins auf diesen Ball zugeht , ist dies ein Beweis dafür, dass die Luft in diesem Ball abgekühlt ist . [...] Die Empfindlichkeit dieses Instruments ist so groß, dass bei einer Temperatur von 10 bis 12 ° des Réaumur-Thermometers die Strahlungswärme der Hand, wenn sie einem ihrer Bälle in einem Abstand von drei Fuß präsentiert wird, gleich ist genug, um die Weinbrandblase mehrerer Linien voranzutreiben; und die kühlenden Einflüsse einer geschwärzten Metallscheibe mit einem Durchmesser von vier Zoll bei der Temperatur des schmelzenden Eises, die in einem Abstand von achtzehn Zoll präsentiert wird, bewirken, dass sich die Blase in die entgegengesetzte Richtung bewegt, mit einer sehr sichtbaren Geschwindigkeit am Auge. ""John Leslie (1766-1832) erfand ein Differentialthermoskop, das dem von Rumford sehr ähnlich ist.