Od vzduchových termoskopů Galilea až po moderní digitální teploměry – historie měření teplot ukazuje fascinující technický pokrok.
„Již Heron z Alexandrie popsal v 1. století jakýsi primitivní měřič teploty na základě roztažnosti vzduchu. Po stejném principu sáhl počátkem 16. století Galileo Galilei: Jeho skleněná trubička zakončená malou baňkou však ještě neměla stupnici a stejně jako většina prvotních „prototypů“ představovala spíš kuriozitu než plnohodnotný přístroj. Teploměry – nebo také termoskopy – se každopádně dál vylepšovaly a roku 1631 se objevil první, který místo vzduchu využíval kapalinu. Jeho autorem se stal francouzský lékař a chemik Jean Rey, přičemž mu pro daný účel posloužila obyčejná voda, jež má ovšem malou teplotní roztažnost. O deset let později přišel proto sám toskánský velkovévoda Ferdinand II. s lihovým teploměrem. Záhy však bylo jasné, že nejvhodnější náplň tvoří rtuť,“ uvádí k tématu magazín časopisu stoplusjednicka.cz.
„Otcem teploměru se stupnicí se stal zřejmě benátský matematik Giovanni Sagredo či jeho krajan Santorio Santorin v letech 1611–1613. Celsiův stupeň zavedl švédský astronom Anders Celsius roku 1742 a stanovil dva pevné body: 100 °C pro tání ledu a 0 °C pro var vody. Stupnici pak otočil francouzský badatel Jean-Pierre Christin. Jak ukazují spletité dějiny vědeckých objevů, ani teploměr se nezrodil naráz. Jeho koncept vznikal postupně a podílela se na něm řada geniálních osobností 17. století,“ dodává v krátké citaci stoplusjednicka.cz.
Historie teploměru: od dávných experimentů po moderní technologii
Měření teploty je dnes považováno za zcela běžnou záležitost, avšak před několika staletími bylo něco takového zcela neznámé. Před zavedením teploměrů byla teplota určována pouze subjektivně – lidé se spoléhali na své smysly nebo na vizuální indikátory, jako je barva rozžhavených předmětů či taveniny kovů. Vznik teploměru přinesl zásadní změnu v měření teploty a významně ovlivnil vědecký a technický pokrok.
Počátky měření teploty: termoskopy a první experimenty
Prvotní pokusy o měření teploty byly založeny na myšlence využít roztažnosti různých materiálů při změně teploty. Nejstarší dochovaný záznam o přístroji podobném teploměru pochází od řeckého vědce Héróna Alexandrijského, který již ve starověku popsal zařízení, který fungoval na principu tepelné roztažnosti vzduchu. Tento přístroj byl později označován jako vzduchový termoskop. Jednalo se o jednoduché zařízení, které ukazovalo změny teploty na základě roztažnosti vzduchu uvnitř skleněné nádoby.
Galileo Galilei a jeho vzduchový termoskop
Na počátku 17. století přišel se svým vlastním zařízením, jak již bylo zmíněno v úvodu článku Galileo Galilei, italský vědec a profesor na univerzitě v Padově. Jeho vzduchový termoskop využíval jednoduchého principu: skládal se ze skleněné trubice s baňkou, kterou bylo možné ohřát rukou. Po zahřátí se trubice ponořila do nádoby s obarvenou vodou. Jak se vzduch v baňce ochlazoval, voda stoupala nebo klesala podle objemu vzduchu. Tento přístroj však neměl funkci, a proto sloužil jako indikátor teplotních než jako přesný měřicí přístroj.
Vývoj kapalinových teploměrů: od vody k rtuti
S postupujícím časem se objevily teploměry, které využívaly kapaliny s vyšší roztažností než vzduch. Francouzský lékař Jean Rey v roce 1631 jako jeden z prvních použil vodu k měření teploty, avšak jeho teploměr trpěl nízkou citlivostí, neboť voda má poměrně malou tepelnou roztažnost. To vedlo k hledání jiných kapalin, které by byly pro tento účel vhodnější. Jednou z nich byl líh, ale skutečným průlomem bylo použití rtuti. Rtuť, díky své vysoké roztažnosti a stabilním fyzikálním vlastnostem, se ukázal jako ideální teploměrná látka.
V roce 1641 sestrojil toskánský velkovévoda Ferdinanda II. první lihový teploměr, jenž již umožňoval přesnější měření teploty. Lihové teploměry měly oproti dřívějším termoskopům přednost ve stabilitě a přesnosti, avšak skutečný pokrok nastal až se zavedením rtuťových teploměrů.
Vznik moderních teploměrů: přesnost díky rtuťovým přístrojům
Jedním z klíčových momentů ve vývoji teploměrů bylo zavedení jednotného stupně, která patří k vyrovnávání výsledků měření. První pokusy o zavedení standardizovaného stupně se datují kolem roku 1650. Avšak až o století později, v roce 1724, vyvinul německý fyzik Daniel Gabriel Fahrenheit svou vlastní možnost, která se stala jednou z nejrozšířenějších po celém světě. Jeho rtuťový teploměr byl natolik přesný, že se používal více než 200 let.
Stupnice a jejich vliv na vývoj teploměrů
Kromě Fahrenheitovy stupnice byly v době vyvinuty i stupnice švédského fyzika Anderse Celsia, který v roce 1742 navrhl svou teplotní odolnost založenou na bodu mrazu a varu vody. Celsiusova stupnice se stala standardem pro vědecké i praktické účely. V roce 1848 přišel britský fyzik William Thomson (Lord Kelvin) s absolutním stupněm, která umožňuje měření teplot na základě absolutní nuly, tedy stavu, kdy části přestanou mít tepelnou energii.
Elektronické teploměry: přechod k digitálním technologiím
Ve 20. století došlo k prudkému rozvoji elektronických teploměrů, které nahradily tradiční kapalinové přístroje. Odporové teploměry využívají závislost elektrického odporu vodiče na teplotu a jsou velmi přesné, což je ideální pro průmyslové aplikace. Termoelektrické teploměry, známé také jako termočlánky, využívající termoelektrický jev k měření teploty na základě změn napětí na spoji dvou kovů.
S nástupem moderních digitálních technologií se na trhu objevily digitální teploměry, které nabízejí rychlé a přesné měření. Lékařské digitální teploměry dnes zjistí během několika vteřin zjistit tělesnou teplotu s přesností na desetiny stupně. Tyto přístroje se často používají v domácnostech, nemocnicích i průmyslu.
Nové metody měření: infrateploměry a bezkontaktní teploměry
V posledních desetiletích se stále více prosazují infračervené teploměry, které měří teplotu na základě infračerveného záření vyzařovaného tělesa. Tyto přístroje jsou schopné měřit teplotu bez fotografie fyzického kontaktu, což se ukázalo jako velmi užitečné zejména v lékařském prostředí při měření teploty pacientů.
Současnost a budoucnost teploměrů: vývoj nekončí
Přesto se zdá, že teploměr dosáhly vrcholu svého vývoje, stále k dalšímu zdokonalování měřicích technologií. Vědci neustále pracují na vývoji teploměrů s vyšší rychlostí, měření rychlosti a možností využití v extrémních podmínkách. Například nové typy teploměrů využívajících kvantových technologií k dosažení dosud nevídané přesnosti.
