ガリレオ温度計はどのように機能しますか?

Jun 21 2001
私の同僚の一人が彼の机の上に面白い温度計を持っています。色違いの浮き物が入ったガラス管です。これはどのような温度計で、どのように機能しますか?
これはガリレオ温度計の超クローズアップです。Adrianne Bresnahan /ゲッティイメージズ

1600年代初頭にガリレオガリレイによって発明された温度計に基づいて、同僚の机の上の温度計ガリレオ温度計と呼ばれます。シンプルでかなり正確な温度計で、今日では主に装飾として使用されています。ガリレオ温度計は、水といくつかの浮遊気泡で満たされた密封されたガラス管で構成されています。泡は、着色された液体混合物で満たされたガラス球です。この液体混合物にはアルコールが含まれている場合もあれば、単に食品着色料を含む水である場合もあります。

各バブルには、温度を示す小さな金属タグが付いています。タグには数字と度の記号が刻印されています。これらの金属タグは、実際には校正済みのカウンターウェイトです。各タグの重みは他のタグとわずかに異なります。泡はすべて手吹きガラスであるため、サイズや形状がまったく同じではありません。気泡は、正確に同じ密度になるように、一定量の流体を気泡に加えることによって較正されます。そのため、加重タグを気泡に取り付けた後、それぞれの密度(質量と体積の比率)は他の気泡とわずかに異なり、すべての気泡の密度は周囲の水の密度に非常に近くなります。

この質問を読んだら、流体に浸された物体が2つの大きな力を経験することを知っています。重力の下向きの引っ張りと浮力の上向きの押しです。この温度計を機能させるのは、下向きの重力です。

基本的な考え方は、温度計の外側の空気の温度が変化すると、気泡を取り巻く水の温度も変化するということです。水の温度が変化すると、水は膨張または収縮し、それによって密度が変化します。したがって、任意の密度で、泡の一部は浮き、他の泡は沈みます。最も沈む気泡は、おおよその現在の温度を示します。

この例を考えてみましょう。

温度計に5つの気泡があるとしましょう:

  • 60度を表す青い泡
  • 65度を表す黄色い泡
  • 70度を表す緑色の泡
  • 75度を表す紫色の泡
  • 80度を表す赤い泡

青い泡(60度)は最も重い(最も密度の高い)泡であり、その後の各泡はわずかに軽くなり、赤い泡が最も軽くなります。さて、部屋の温度が70度だとしましょう。周囲の空気は70度なので、温度計内の水も約70度であることがわかります。青と黄色の泡(それぞれ60度と65度)は、この温度の水よりも密度が高くなるように調整されているため、沈みます。紫と赤の泡はそれぞれ周囲の水よりも密度が低いため、温度計の最上部に浮かんでいます。緑の泡は水と同じ温度である70度を表すように調整されているため、わずかに沈み、紫と赤の泡のすぐ下に浮かんでいます。これにより、部屋の温度が示されます。

初版:2001年6月21日

ガリレオ温度計に関するFAQ

ガリレオ温度計とは何ですか?どのように機能しますか?
天文学者ガリレオガリレイによって発明されたガリレオ温度計は、主に浮力の原理に基づいて動作します。これは、オブジェクトがシンクまたはフロートする機能を決定するために使用されます。それは、温度が変化すると上下に動くガラス球で構成されています。ガラス球の上昇は温度の低下を示し、温度の上昇はガラス球の下降を示します。
ガリレオ温度計の透明な液体は何ですか?
ガリレオ温度計の透明な液体はエタノールで、臭いがほとんどない無色の揮発性液体です。密度は水よりは低いですが、温度によって変化し、水よりもさらに大きくなります。
ガリレオガラス温度計をどのように読みますか?
液体に浮かぶ球体を見ることで、周囲温度を読み取ることができます。次に、中央の電球に付いているタグを読んで、温度を取得します。真ん中に球が表示されない場合は、一番下の球を見て温度を読み取ります。
ガリレオ温度計はどのくらい正確ですか?
この温度計は近似に適しています。周囲温度を厳密に測定しますが、浮力を使用するため、その計算は最新のデジタル温度計ほど正確ではない可能性があります。
ガリレオ温度計は凍結できますか?
ガリレオ温度計は凍結しません。ただし、直射日光を吸収しないようにすることをお勧めします。これにより、チューブ内の球の色が薄くなり、温度測定の精度に影響を与える可能性があります。

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