TERMÔMETROS
O primeiro instrumento realmente científico para a medição da temperatura foi inventada em 1592 por Galileu, que usou com esse propósito um frasco de vidro com gargalo muito estreito. Foi colocado água colorida até a metade do frasco, sendo o mesmo colocado de boca para baixo em uma tigela contendo a mesma água colorida. Com a alterção da temperatura, o ar contido no bulbo se expandiria ou contrairia e a coluna de água
no gargalo se moveria para cima ou para baixo. Galileu não se deu ao trabalho de adotar qualquer escala de temperatura, de modo que tal dispositivo deve ser chamado "termoscópio" e não "termômetro". A modificação de termoscópio de Galileu foi proposta por Ray em 1631: tal dispositivo modificado era simplesmente o frasco invertido de Galileu, no qual eram registrados o aquecimento e o resfriamento pela expansão da água.
No ano de 1635, o Duque Fernando de Toscana, que se interessava por ciência, construiu um termômetro usando álcool, que congela numa temperatura mais baixa do que a água, sendo o topo do tubo vedado, de modo que o álcool não pudesse evaporar-se. Em 1640, os cientistas da Academia de Lincei, da Itália, construíram um protótipo do termômetro moderno, usando mercúrio, e, pelo menos parcialmente, removendo o ar da parte superior do tubo vedado. É interessante observar que o desenvolvimento completo levou aproximadamente meio século, em comparação com os poucos anos transcorridos entre a descoberta das ondas eletromagnéticas e a construção do primeiro radiotelegrafo, ou a descoberta da cisão do urânio e a primeira bomba atômica.
TERMÔMETRO DE GÁS
Essas duas leis sublinham a simplicidade da estrutura interna dos gases, enquanto a compressibilidade e a expansão térmica dos líquidos e sólidos estão sujeitas a leis mais complicadas e dependem essencialmente da natureza do material.
A simplicidade das leis que governam o comportamento dos gases independentemente de sua natureza química torna o “termoscópio” construído por Galileu um instrumento muito mais racional para a medição de temperatura do que qualquer outro dispositivo posteriormente construído. Líquidos diferentes tais como, água, álcool, mercúrio ou sólidos se expandem de modo algo diferente com a elevação de temperatura: a água até se contrai em vez de se expandir quando a temperatura aumenta do ponto de congelamento para uns graus acima dele.
Assim, se alguém constrói dois termômetros usando líquidos diferentes, marca sobre eles as posições da coluna de duas temperaturas diferentes e divide a distância entre essas duas marcas em número igual de intervalos, esses dois termômetros indicarão entre os dois pontos extremos. Por outro lado, como todos os gases se expandem exatamente da mesma maneira quando aquecidos, representam material muito mais padronizado para fins de medição de temperatura. Usando-se um termômetro a gás; como fez Galileu, não se tem que especificar se o gás é o ar comum, o hidrogênio, o hélio ou qualquer outro.
A versão moderna do termômetro a gás é apresentada e baseia-se na medição da pressão e não do volume de gás aquecido. Quando a temperatura aumenta, o gás expande-se e empurra para baixo o mercúrio do tubo de vidro da esquerda. Elevando-se o tubo de vidro da esquerda para a direita, faz-se com que o gás volte ao volume inicial, medindo-se a temperatura pela diferença h os dois níveis de mercúrio.
Uma vez estabelecida a escala de temperaturas com base no termômetro de gás, pode-se graduar todos os demais termômetros, usando-se o de gás como padrão. Usando-se o termômetro de gás e partindo da pressão atmosférica, quando as duas colunas de mercúrio estão no mesmo nível, constata-se, conforme acima mencionando, que a pressão do gás aumenta ou diminui em 1/273 de seu valor original quando sua temperatura se eleva ou abaixa a 10C. Assim, se agua, e esfriamos o gás ate 2730C abaixo desse ponto, devemos esperar que a pressão do gás caia a zero, devendo o mesmo se contrair para o volume zero. O ponto que se supõe que tal aconteça é conhecido como zero absoluto de temperatura, e as temperaturas contada a partir desse ponto são temperaturas absolutas.
Naturalmente os gases esfriados jamais se contraem até se tornarem um ponto matemático sem volume, e, pouco antes de zero absoluto, se condensa em líquidos que não podem ser mais contraídos. Não obstante, o ponto de zero absoluto de temperatura desempenha um papel muito importante, em termo física, como a temperatura na qual se daria o colapso do gás para um ponto matemático se as moléculas do gás fossem infinitamente pequenas e não houvesse força atrativa intermolecular alguma. Ambas essas condições são muito aproximadamente satisfeitas no caso dos “gases rarefeitos” como o hélio, néon, árgon etc...
