Термометры были изобретены в конце XVI столетия; изобретение их одни приписывают Галилею, другие Дреббелю, голландскому медику. Наиболее распространенным термометром долгое время^[1] считался ртутный термометр.

Рисунок 1. Заготовки для изготовления ртутных термометров. Сверху вниз: 1) длина 46 см, диаметр шарика 2 см; 2) длина 40 см, диаметр шарика 1,5 см; 3) длина 37 см, длина резервуара 3 см; 4) длина 43 см диаметр шарика 1 см.

В фондах физического отдела музейно-педагогического центра СПб АППО хранятся несколько трубок, имеющих общие признаки: довольно длинная капиллярная трубка, с открытого конца которой имеется воронка, на другом конце - небольшой резервуар. Сходство с конструкцией термометра очевидно, поэтому необходимо было понять для каких учебных целей предназначались эти предметы. Естественно было обратиться к русским учебникам физики для гимназий второй половины XIX века Э. Ленца (1856) и К. Краевича (1868) и др.
После изучения «стабильных» учебников физики сложилось общее представление о процессе приготовления ртутных термометров:
1 шаг- создание заготовки. Выбирают стеклянную трубку, у которой внутренний диаметр очень мал и притом по всей длине трубки одинаков. Один конец трубки сильно разогревают так, чтобы стекло начало плавиться; запаивают этот конец, а в другой конец дуют — от этого образуется шарик. К открытому концу припаивают маленькую воронку (рис.1 трубки 1, 2, 4).
2 шаг – заполнение заготовки ртутью. В воронку наливают ртуть; ртуть только немного войдет в трубку, а в шарик вовсе не войдет. Чтобы заставить ртуть войти в трубку, ее держат в наклонном положении и слегка нагревают на спиртовой лампе; затем прибор охлаждают и процедуру повторяют пока шарик с трубкой не заполнятся ртутью.
3 шаг – запаивание трубки. Воронку отламывают и прибор нагревают до температуры, выше которой не предполагают проводить измерение. Ртуть начинает выливаться, тогда запаивают трубку (рис.2).

Рисунок 2. Запаянная стеклянная заготовка, наполненная ртутью. Длина 26 см, внешний диаметр трубки 6 мм, диаметр шарика 12 мм.

Остаются еще два шага: определение реперных точек для создания шкалы и создание защитного корпуса для капиллярной трубки и шкалы.

Примечание: на стеклянных заготовках типа трубки 3 (рис. 1) шкалу вытравливали кислотой, корпус такому термометру не требовался.

Рисунок 3. Ртутный термометр длина 43 см, диаметр шарика 15 мм. Прибор изготовлен в мастерской механика –оптика О. Рихтера. Петербург. Вторая половина XIX века.

После исследования нескольких учебников второй половины девятнадцатого века, и поиска дополнительного физического оборудования, можно сформулировать следующий вывод: в рамках учебной программы по физике в гимназиях подробно рассматривали технологию изготовления ртутных термометров, включая способы наполнения заготовок ртутью и установки для определения реперных точек шкалы. Именно с этой целью в коллекцию Педагогического Музея В.У.З. входил своеобразный набор приборов, позволяющий проследить все шаги создания ртутного термометра. Принадлежность представленного физического оборудования коллекциям Музея В.У.З. подтверждают инвентарные номера, написанные желтой краской на каждом предмете.

Рисунок 4

Органайзер исследователя
1. «Чтобы заставить ртуть войти в трубку, ее держат в наклонном положении и слегка нагревают». Выделите и назовите все физические явления, которые учитывает экспериментатор, заполняя будущий термометр жидкостью.
2. Вполне вероятно, что преподавателей военных и светских учебных заведений обучали простому способу по заполнению заготовки ртутью (рис.4). На рисунке даны обозначения: А-спиртовая лампа, В-капиллярная трубка, С-шарик, MN-сосуд со ртутью. Объясните механизм заполнения ртутью заготовки без воронки.
3. На рисунке 5 хорошо видно крепление стеклянного защитного корпуса к шарику. Определите по рисунку температуру, при которой запаивали капиллярную трубку, изготавливая термометр.
4. Выскажите ваши предположения о точности измерений термометрами, показанными на рис. 4 и рис.5 с учетом материала, на котором изготовлена шкала.

Рисунок 5

Рисунок 6