     
P 47 (2019/2020) 1 13
Naredimo Galilejev
termoskop
N R
Danes imamo na voljo digitalne, infra rdeče in
alkoholne termometre. Z njimi si merimo telesno
temperaturo, preverjamo temperaturo pri pečenju
in serviranju hrane ali pa ugotavljamo, kolikšno
temperaturo imamo v stanovanju ali zunaj njega.
Včasih pa ni bilo tako (glej [1]), saj ljudje niso imeli
na voljo ustreznih merilnikov temperature in so se
morali zanašati na občutke.
Spomnimo se poskusa, ko v tri kozarce nalijemo
hladno, mlačno in toplo vodo (slika 1). Temperature
vode v kozarcih so po vrsti T1 < T2 < T3. Tempe-
ratura tople vode ne sme presegati 40 ◦C, saj bi ob-
čutljive osebe pri poskušanju lahko dobile opekline.
Najprej kazalec ene roke pomočimo v hladno, kaza-
lec druge roke pa v toplo vodo in počakamo kakšno
minuto. Nato oba kazalca hkrati pomočimo v koza-
rec z mlačno vodo. S kazalcem, ki je bil prej v topli
vodi, občutimo, da je voda hladna, s kazalcem, ki je
bil v hladni vodi pa, da je topla. Ampak oba kazalca
sta vendar v istem kozarcu in merita isto tempera-
turo. Zakaj ne občutimo enako?
Naši občutki so odvisni od temperature okolice, v
kateri smo imeli kazalce pred zadnjim merjenjem. S
prsti torej ne moremo objektivno meriti temperature
tekočin, pa še v vsako tekočino ne smemo pomakati
rok.
Med prvimi, ki so poskušali narediti pripomoček
za merjenje temperature, je bil Galileo Galilei (1564–
1642). Ta je okoli leta 1592 naredil termoskop. To je
bila steklena okrogla posoda z dolgo cevko. Z roko
je stekleno posodo segrel in cevko potopil v posodo
z vodo. Ko se je zrak v okrogli stekleni posodi in
cevki ohlajal, se je po cevki voda dvigala. Čim večja
je bila razlika med prej segretim zrakom v stekleni
krogli in seveda tudi v cevki, ter okolico, tem višje se
SLIKA 1.
Temperature vode v kozarcih so po vrsti z leve na desno T1 <
T2 < T3. Najprej pomočimo kazalca v hladno in toplo vodo,
nato pa oba v mlačno vodo.
je dvignila voda. Zdaj je lahko Galileo primerjal tem-
peraturi dveh snovi in ni bil več odvisen od občut-
kov. Pripomnimo še, da se lahko voda v cevki dviga
ali spušča tudi zaradi spreminjanja zračnega tlaka v
prostoru, kjer merimo temperaturo.
Beseda termoskop (termo-skop) izhaja iz dveh gr-
ških besed: θερ̀ός, kar pomeni vroč, topel, in iz
σκοπέω, kar pomeni gledam, opazujem.
Na začetku termoskop ni imel merilne skale, dodal
mu jo je kasneje zdravnik Santorio Santorini (1561–
1636). Nekateri celo menijo, da je Santorini izdelal
prvi termoskop. Kako določimo skalo? Za določa-
nje skale je potrebno določiti temperaturi dveh stanj.
Včasih so za eno izmed njih vzeli normalno telesno
     
P 47 (2019/2020) 114
SLIKA 2.
Zrak v posodi in cevki se ohlaja, stolpec vode se dviga.
temperaturo, to je okoli 37 ◦C, za drugo pa ledišče ali
vrelišče vode. Potem so vmesno razdaljo razdelili na
enake dele. Vsak proizvajalec je stanji in število raz-
delitev določil po svoje, zato so bile skale različne.
Naredimo termoskop
Preprostega termoskopa ni težko narediti. Vzamemo
manjšo plastenko, v pokrovčku naredimo luknjo in
vanjo vtaknemo slamico. Morebitne reže zapremo
s silikonom ali kakšnim tekočim lepilom. Mi smo
uporabili kar lepilo UHU. Plastenko segrejemo z roko
in cevko potopimo v kozarec z vodo. Vodo smo
zaradi boljše vidljivosti obarvali (glej sliko 2). Pla-
stenko nato držimo za pokrovček, da ne segrevamo
ali ohlajamo zraka v plastenki in cevki, ter opazu-
jemo, kako se voda dviga in na kateri višini se dvi-
ganje ustavi. Če imamo na voljo še infrardeči ter-
mometer, lahko spremljamo spreminjanje odvisno-
sti višine vode v slamici od temperature zraka v pla-
stenki in cevki. Če plastenko ne segrevamo z roko,
ampak nad radiatorjem, hitro opazimo, da je nava-
dna slamica za pitje sokov prekratka; takrat je treba
vzeti daljšo cevko. Tudi če je prostor zelo hladen,
navadna slamica ni dovolj dolga. Ko plastenko in
posodo z vodo prenesemo v drug prostor, se stol-
pec vode dvigne, če je prostor hladnejši, in spusti,
če je prostor toplejši. Zakaj? Če je prostor toplejši,
se zrak v plastenki segreva, tlak zraka narašča in po-
riva stolpec vode navzdol, če pa je hladnejši, tlak v
plastenki pada in vodni stolpec se dviga. Pri alko-
holnih termometrih je drugače. Tam je alkohol v za-
prti cevki. Nad alkoholnim stolpcem je zelo nizek
tlak, skoraj vakuum, in alkoholni stolpec se dviga ali
spušča zaradi raztezanja ali krčenja pri segrevanju
ali ohlajanju. Tudi steklena cevka, v kateri je alko-
hol, se krči ali razteza, vendar je ta raztezek/skrček
majhen v primerjavi z raztezkom/skrčkom alkohola.
Stolpec alkohola v cevki se torej dvigne, če je tem-
peratura prostora višja, in spusti, če je temperatura
prostora nižja. Za boljšo vidljivost je navadno al-
kohol obarvan rdeče. Pri alkoholnem termometru je
dvig stolpca povezan z višjo temperaturo, pri termo-
skopu pa z nižjo temperaturo, lahko bi rekli, da ima
termoskop negativno skalo.
Določimo skalo termoskopa
Po nekaj začetnih meritvah smo hitro ugotovili, da
mora biti temperatura vode v kozarcu ves čas me-
ritev približno enaka. Zato smo kozarec izolirali z
dvojnim papirnatim kozarcem in nanj postavili po-
krovček. Prav tako mora biti tudi višina potopljenega
dela cevke ves čas enaka, saj se z globino tlak veča,
zato smo plastenko s cevjo in kozarcem pritrdili na
stojalo, kot kaže slika 3.
Določanje skale
Najprej smo plastenko segreli z roko, jo postavili
v stojalo tako, da je bila cev skoraj do dna poto-
pljena v kozarec z vodo. Ko se je vodni stolpec usta-
lil, smo označili nivo vode. Temperatura v prostoru
je bila 19 ◦C. To je bila naša začetna točka. Nato
smo termoskop s stojalom prenesli na stopnišče, v
neogrevano sobo in na balkon. Temperature in vi-
šino stolpca smo zapisali v preglednico in narisali
graf odvisnosti višine vodnega stolpca od tempera-
ture zraka v prostoru.
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
h[cm] 0 11,8 17,5 27
T [◦C] 19 13,5 10 6
     
P 47 (2019/2020) 1 15
SLIKA 3.
Plastenko s cevjo smo obesili na stojalo in cev potopili v koza-
rec z obarvano vodo. Tudi kozarec smo pritrdili na podstavek
stojala.
SLIKA 4.
Graf odvisnosti višine vodnega stolpca od temperature zraka.
Rdeča točka je meritev po prenosu termoskopa v prostor s tem-
peraturo 21 ◦C.
Ker smo graf risali z GeoGebro, je program sam
narisal premico, ki se najbolj prilega meritvam. Iz
grafa na sliki 4 razberemo, da se pri razliki tempera-
tur za 4 ◦C vodni stolpec dvigne ali spusti za 8 cm,
odvisno, ali se temperatura zniža ali zviša. Višina
stolpca se torej spremeni za 2 cm, če se temperatura
spremeni za 1 ◦C. Za kontrolo smo po meritvi na bal-
konu termoskop prenesli v sobo, kjer je bila tempe-
ratura 21 ◦C. Zadnja meritev je prikazana na sliki 5.
Stolpec vode se je ustalil 4 cm niže kot pri začetnem
merjenju pri 19 ◦C. Torej je skala dobro umerjena.
Termoskop je po določitvi skale postal termometer.
SLIKA 5.
Višina vodnega stolpca pri 21 ◦C se je znižala za 4 cm glede na
višino pri 19 ◦C, ki jo kaže rdeča črtica na cevki.
Termoskopa ne smemo dolgo zadrževati na me-
stih, kjer so nizke temperature, saj se lahko voda v
kozarcu kljub izolaciji preveč ohladi, tlak v plastenki
se močno zniža in plastenka se začne deformirati.
Takrat se sliši pok in stolpec vode se hitro zniža.
V dobi digitalne tehnike je dobro vedeti, kako so
osnovne merilne težave premagovali nekdaj. Pri po-
novitvah starih poskusov pa si pridobimo tudi nekaj
eksperimentalnih izkušenj. Uspešno merjenje vam
želimo.
Literatura
[1] J. Strnad, O merjenju temperature in termome-
trih: Iz zgodovine fizike, Presek 11 (1983/1984),
1, 34–39.
×××