Открытия и гипотезы, 2014 №12

Группа исследователей из Нью-Йоркского университета во главе с Анжеликой Кортэлс изучила образцы мумии (так называемой Maiden, "Девицы").

Уникальная мумия была обнаружена в 1999 году на склоне вулкана Льюльяйльяко, возвышающегося на 6739 метров над уровнем моря на границе Аргентины и Чили.

Девочка-подросток 14–15 лет пять столетий пролежала во льдах на вершине шеститысячника, что способствовало

отличной сохранности. Рядом с ней замороженные тела еще двух юных жертв: семилетнего мальчика и шестилетней девочки.

Тело семилетнего мальчика также подвергли изучению, а вот исследовать останки шестилетней девочки ученые пока не решаются. Скорее всего, трех детей принесли в жертву, о чем свидетельствуют находящиеся рядом с ними артефакты: золото, серебро, одежды, миски с едой и экстравагантный головной убор из белых перьев неизвестных птиц.

В ходе предыдущих исследований было установлено: перед тем как принести их в жертву, на протяжении года детей кормили "элитными" продуктами — маисом и высушенным мясом лам, хотя до этого они ели исключительно крестьянскую пищу, состоящую из картофеля и овощей.

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Окружающий нас мир мы ощущаем через данные нам природой чувства. Но не всегда эти чувства позволяют адекватно оценить и понять происходящее. Известен отрывок из «Пробирщика», где Галилей воспроизводит соображения Демокрита: «…я думаю, что все эти вкусы, запахи, цвета и т. д. сточки зрения предмета, в котором, казалось бы, они пребывают, суть не что иное, как одни лишь наименования, местом их пребывания является лишь ощущающее тело, так что если убрать ощущающее животное, то будут устранены и уничтожены все эти свойства».

Наконец, «тепло», т. е. то, что мы теперь называем температурой, является для Галилея чувственным признаком: «…я весьма склонен думать, что тепло носит такой же характер, и что те вещества, которые заставляют нас чувствовать тепло и которые мы называем общим именем «пламя», представляют собой множество мелких частиц той или иной формы, движущихся с той или иной скоростью, которые, встречаясь с нашим телом, проникают в него с величайшим проворством, их прикосновение, осуществляемое при прохождении в нашу ткань и ощущаемое нами, и есть то воздействие, которое мы называем теплом, приятным или неприятным в зависимости от величины и большей или меньшей скорости этих малых частиц, которые колют и пронизывают нас».

В «Пробирщике» пожалуй, впервые сказано, что холод не является положительным качеством, а есть лишь отсутствие тепла. Здесь еще нет кинетической теории тепла, и все же это был первый шаг к теории, утвердившейся в следующем столетии.

Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, засвидетельствовали, что уже в 1597 году он сделал нечто вроде термобароскопа. Галилей изучал в это время работы Герона Александрийского, у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Шарик слегка нагревали, и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось, и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту.

В дальнейшем при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось, и уровень воды в трубке понижался, при охлаждении же вода в ней поднималась. При помощи термоскопа можно было судить только об изменении степени нагретости тела: числовых значений температуры он не показывал, так как не имел шкалы. Кроме того, уровень воды в трубке зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления.

В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными. Они снабдили прибор шкалой из бусин и откачали воздух из резервуара (шарика) и трубки. Это позволило не только качественно, но и количественно сравнивать температуры тел. Впоследствии термоскоп был изменен: его перевернули шариком вниз, а в трубку вместо воды напили спирт и удалили сосуд.

Термометр Галилея к Галилею особого отношения не имеет. Представляет собой запаянный стеклянный цилиндр, наполненный жидкостью, в которой плавают стеклянные сосудики-буйки. К каждому такому сферическому поплавку прикреплена бирка с выбитым на ней значением температуры. Поплавки по-разному наполнены жидкостью таким образом, что их средняя плотность различна: самая маленькая плотность у верхнего, самая большая — у нижнего.

С понижением температуры воздуха в помещении соответственно понижается температура воды в сосуде, вода сжимается, и плотность её становится больше и тем самым изменяется положение буйков. При понижении температуры шарики поднимаются вверх, при повышении — опускаются. Текущее значение температуры определяется по нижнему из всплывших шариков.

Существуют различные виды температурных измерителей: Жидкостные термометры, описанные выше, основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.

В связи с запретом применения ртути во многих областях деятельности ведется поиск альтернативных наполнений для бытовых термометров. Например, такой заменой может быть сплав галинстан (68,5 % галлия, 21,5 % индия и 10 % олова).

Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды. Электрические термометры более широкого диапазона основаны на термопарах (контакт между металлами с разной электроотрицательностью создаёт контактную разность потенциалов, зависящую от температуры).