Термометр
Сучасна людина живе в оточенні корисних і розумних речей. Але він часом не уявляє, скільки цікавого могли б розповісти про себе ці речі, яким довгим, а нерідко і важким був їх шлях через товщу століть.
Взяти, приміром, знайомий всім термометр. Він здається нам одвічним супутником людини, а насправді він переступив поріг нашого дому не так вже давно.
В епоху Відродження, коли математика піднялася на трон «цариці наук», стало зрозуміло, що немає нічого більш переконливого, ніж кількість, міра і вага. Такої думки дотримувалися й медики. Вони вже могли міряти ліки не пучечками або пригорщами, як тривало тисячоліттями, а на точних аптекарських вагах. Але як дізнатися температуру тіла? Адже її не зважиш, не побачиш, не доторкнутися.
Перший термометр (точніше, повітряний термоскоп), зовсім несхожий на сучасний, був винайдений в самому кінці XVI століття. Його автор — один з титанів епохи Відродження, італійський вчений Галілео Галілей, який підтвердив і розвинув геліоцентричної теорії Коперника. Поряд з великими астрономічними відкриттями Галілей заклав основи механіки і створив безліч різних приладів. Але життя вченого, доля його спадщини трагічні.
Протягом майже десятиліття він був в’язнем інквізиції і під тиском папської церкви змушений був відмовитися від свого «помилкового вчення». Безліч його дорогоцінних рукописів було спалено, значна частина втрачена. Збереглося лише те, що вдалося зібрати відданим Галілею учням. Ось у цих рукописах і були виявлені зроблені автором малюнки та посилання на експерименти, проведені за допомогою термоскопа.
Що ж являв собою повітряний термоскоп Галілея?
До скляної кулі розміром з куряче яйце вчений припаяв тонку скляну трубочку. Зігріваючи руками куля (а отже, і знаходиться в ньому повітря) і перевертывая його, він занурював вільний кінець трубки в посудину з підфарбованою водою або вином. Як тільки куля остигав, об’єм повітря що в ньому міститься зменшувався, і вода, займаючи його місце, піднімалася по трубці. На відміну від сучасного термометра в приладі
Галілея розширювався повітря, а не ртуть.
Майже одночасно з Галілеєм, ще не знаючи про його винахід, професор Падуанського університету Санторіо, лікар, анатом і фізіолог, створив свій прилад, з допомогою якого вимірював температуру людського тіла.
У ті часи вважали, що видихається людиною повітря виходить безпосередньо з серця і несе «життєву теплоту». Ось її-то і намагався виміряти Санторіо, щоб осягнути. як він вважав, одну з головних таємниць життя організму.
Прилад був досить громіздким і теж складався з кулі, але вже заповненого рідиною, і звивистій трубочки з нанесеними на неї поділками. Температура різних частин тіла визначалася протягом десяти пульсових ударів по зміні рівня рідини в трубці. Людина в цей час або дихав у термометр, або брав його в рот, або зігрівав руками — в залежності від мети експерименту. Санторіо був першим лікарем, який дізнався, що наше тіло має постійну нормальну температуру, і оцінив відхилення від норми як хворобливий стан.
На початку XVII століття в Європі було зроблено безліч оригінальних термометрів. У Нідерландах, наприклад, набув поширення так званий голландський тип із зігнутою трубкою і двома кулями: нижній заповнювався рідиною, у верхньому перебував повітря.
Перший термометр, показання якого не залежали від перепадів атмосферного тиску, був створений в 1641 році при дворі Фердинанда, імператора Священної Римської імперії, який мав не тільки покровителем мистецтв, а й був автором ряду фізичних приладів. Досліди фізика Торічеллі з ртутними барометрами дали поштовх для модифікації термоскопа Галілея: його перевернули, заповнили куля пофарбованим спиртом і запаяли верхній вільний кінець трубки.
Крім того, при дворі Фердинанда створювалися і забавні за своєю формою термометри, схожі на маленьких жабенят. Вони були виконані настільки тонко і майстерно, що викликали захоплення сучасників. Ці термометри призначалися для вимірювання температури тіла людини і легко прикріплялися до шкіри пластиром.
Порожнина «жабенят» частково заповнюються рідиною, на поверхні якої плавали кольорові кульки різної щільності. Коли рідина зігрівалася, обсяг її дещо збільшувався, а щільність відповідно зменшувалася. І тоді деякі кульки занурювалися на дно приладу. Температура пацієнта визначалася за кількістю різнокольорових кульок, що залишилися на поверхні: чим їх менше, тим вище була температура випробуваного.
Німецький фізик бургомістр Магдебурга Отто фон Геріке, вивчаючи атмосферне повітря, створив серію оригінальних термометрів, в тому числі і воістину гігантський — висотою до семи метрів. Цей унікальний термометр надійно кріпиться до стіни будинку з його тіньової сторони; він діяв за принципом повітряної.
Величезний мідний кулю, покритий фарбою небесного кольору і прикрашений золотими зірками, заповнювався повітрям. Прикріплене до нього Знизу одне коліно трубки було частково заповнений рідиною. Інше, більш короткий, залишалося відкритим, завдяки чому всередину можна було занурити поплавок, з’єднаний системою блоків з позолоченою фігурою ангела в повний людський зріст.
У спекотну погоду нагріте повітря в кулі витісняв рідина з трубки, поплавок піднімався, а ангел опускався вниз, вказуючи своїми перстами на відповідну поділку шкали. Саме нижнє із семи поділів показувало—«велика спека», а саме верхнє — «великий холод».
Єдиної шкали градусів, так добре знайомої нам сьогодні, тоді ще не було. Вчені ніяк не могли знайти ті дві вихідні точки, відстань між якими слід було б поділити на рівні частини. Пропонували враховувати, наприклад, точки танення льоду і розплавленого вершкового масла, замерзання і згортання анісового масла, температури снігу і самого жаркого літнього дня.
Геніальний Ісаак Ньютон обрав точку танення льоду і температуру людського тіла. У 1694 році 80-річний професор Падуанського університету Карло Ренальдіні запропонував виходити з температури танення льоду і кипіння води, а інтервал між ними розділити на 12 рівних частин. Сучасники не зрозуміли всього значення цього речення, і тільки пізніше воно знайшло собі гідне місце в науці.
Фізик Фаренгейт (1686-1736), який жив у Голландії, один з найвизначніших представників науки свого часу, створив перший надійний ртутний термометр зі шкалою від градусів до 600, коли ртуть починала закипати. В якості вихідних він використовував не дві, а три крапки. Перша — 0° визначалася в склянці з сумішшю льоду, води, солей амонію і морської солі. Друга — 32° відповідала точці танення льоду і визначалася у воді з плаваючими крижинками. Третя — 96° — нормальна температура порожнини рота або пахвової западини здорової людини. Точка кипіння води за Фаренгейтом — 212°.
Інтервал між вихідними точками шкали ділився на рівні частини, кожна з яких відповідала одному градусу. Термометр Фаренгейта найбільше був схожий на той, який і донині широко поширений в світі.
Цікаво, що питання про те, як Фаренгейт градуировал свою шкалу, остаточно прояснився тільки в 1930 році, коли в Военномедицинской академії у Ленінграді були знайдені 13 його листів на адресу Германа Бургава, найбільшого лікаря того часу, який увійшов в історію медицини під ім’ям «Вчитель майже всієї Європи».
У температурній шкалі знаменитого французького природознавця Реомюра (1683-1757) використана тільки одна вихідна точка — 0 градусів —температура замерзання води. Реомюр замінив ртуть на розчин спирту певної концентрації і прийняв його обсяг при 0° за 1000 умовних одиниць. При нагріванні цей обсяг збільшувався прямо пропорційно температурі: від точки замерзання до точки кипіння — з 1000 одиниць до 1080, тобто на 80 одиниць. Тому температура кипіння води за Реомюру відповідає 80 градусів, а вся шкала розділена на 80 рівних частин.
Останнє слово в градуюванні шкали термометра, яким ми користуємося сьогодні, належить шведському астроному і фізику Андерсену Цельсієм (1701-1744). Він запропонував (в 1742 році) стоградусную шкалу, у якій 0 градусів відповідає температурі кипіння води, а 100 градусів — точка танення льоду. Згодом незалежно один від одного Крістіан (Франція) і Стромер (Швеція) перевернули шкалу Цельсія, зробивши 0° початковою точкою відліку — точкою танення льоду. У такому вигляді ця шкала дійшла до наших днів, здобувши саму широку популярність у світі.
Цікаво склалася доля термометрів з різною градуюванням. Найменший успіх, як це ні дивно, вони мають там, де були винайдені. Так, термометр Фаренгейта широко використовується в країнах, де говорять по-англійськи, термометр Реомюра — в країнах, де говорять німецькою мовою. Прилад шведа Цельсія не прижився в Швеції, але зате ним користуються майже всюди на земній кулі.
У медичній практиці термометрія почала застосовуватися набагато пізніше, ніж в техніці. Ще в 1861 році німецький клініцист Карл Герхард вважав вимірювання температури занадто складною процедурою, щоб можливо було введення його в практику і часте застосування».
У нашій країні впровадження термометрії в клініку тісно пов’язане з ім’ям великого російського терапевта С. П. Боткіна. Він високо цінував роль природознавства в медицині і завжди прагнув ввести в лікарську практику всі останні досягнення науки. З 1860 року Сергій Петрович став активним провідником цього методу обстеження хворого.
З лабораторій, лікарень та клінік прийшов і в наш будинок цей простий, але такий необхідний прилад — медичний термометр, який гідно служить науці і стоїть на сторожі здоров’я людини.
Т. Сорокіна, кандидат медичних наук