ΤΟ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟ ΤΟΥ ΓΑΛΙΛΑΙΟΥ

Ο Γαλιλαίος (1564-1642) ήταν ένας Ιταλός Μαθηματικός, Φυσικός και
Αστρονόμος. Διάσημος για τις εργασίες του πάνω στην πτώση των σωμάτων
και για τις παρατηρήσεις του ουρανού, εργάστηκε επίσης πάνω στη μέτρηση
της θερμοκρασίας. Με αφετηρία μια από τις ιδέες του τελειοποίησε το θερμόμετρο γνωστό ως «θερμόμετρο του
Γαλιλαίου». Αυτό το διακοσμητικό αντικείμενο αποτελείται από ένα
κλειστό γυάλινο σωλήνα με χρωματιστό νερό μέσα στο οποίο βρίσκονται
μικρές γυάλινες μπαλίτσες με καθεμιά τους να φέρει ένα μεταλλικό
δίσκο. Το υγρό του σωλήνα έχει πυκνότητα ρ(T) που μειώνεται όταν η
θερμοκρασία αυξάνει. Οι μπαλίτσες έχουν ίσους όγκους αλλά διαφορετικές
μάζες που ρυθμίζονται με συγκεκριμένο τρόπο. Κάτω από κάθε μπαλίτσα
κρέμεται ένας δίσκος στον οποίο αναγράφεται μια θερμοκρασία. Για ένα
συνηθισμένο μοντέλο βρίσκουμε έντεκα μπαλίτσες που δείχνουν
θερμοκρασίες μεταξύ 17 °C και 27 °C.
Στη συσκευή παρατηρούμε ότι ορισμένες μπαλίτσες βρίσκονται στο κάτω
μέρος του δοχείου ενώ άλλες επιπλέουν στο πάνω μέρος. Η θερμοκρασία του
σωλήνα δείχνεται από την μπαλίτσα που ισορροπεί μέσα στο νερό δηλαδή
από αυτήν που βρίσκεται πιο χαμηλά από τις μπαλίτσες που είναι στο πάνω
μέρος του σωλήνα.


1. Η αρχή λειτουργίας
Αποφασίζουμε να κατασκευάσουμε ένα θερμόμετρο. Χρησιμοποιούμε ένα
δοκιμαστικό σωλήνα γεμάτο με λάδι πυκνότητας (T) μέσα στο οποίο
τοποθετούμε γυάλινες μπαλίτσες ίδιου όγκου Vb αλλά με διαφορετικές
πυκνότητες. Διαπιστώνουμε ότι ορισμένες από αυτές επιπλέουν και άλλες
βουλιάζουν.