Как пузырёк превращается в указатель температуры
Внутри стеклянного термометра Галилея плавают герметичные стеклянные шарики, каждый со своей немного отличающейся средней плотностью. К шарикам часто прикреплены металлические метки: они помогают точно настроить их вес и одновременно показывают температуру.
Секрет движения — не в том, что сами пузырьки заметно меняются, а в жидкости вокруг них. При нагревании она расширяется: та же масса занимает больший объём, поэтому плотность жидкости уменьшается. На шарик действует выталкивающая сила — она зависит от плотности жидкости и от объёма вытесненной им жидкости.
Почему одни всплывают, а другие тонут
Если шарик в среднем легче жидкости, выталкивающая сила удерживает его наверху. Если его плотность больше плотности жидкости, он опускается. По мере изменения температуры плотность жидкости пересекает порог для шариков с разной плотностью — поэтому они меняют положение не все сразу.
Каждый шарик настроен на свой температурный диапазон. Когда жидкость теплеет и становится менее плотной, шарик, который раньше плавал, может начать тонуть; при охлаждении происходит обратное. Так набор шариков превращает постепенное изменение плотности в наглядные ступени: положение конкретного шарика показывает, по какую сторону его порога находится температура.
Почему это не точный цифровой отсчёт
Термометр показывает температуру по меткам на шариках, но его показания зависят от настройки и обычно читаются по положению плавающих и утонувших шариков. Поэтому важна не только сама жидкость, но и малые различия в массе шариков: именно они задают порядок, в котором стеклянные указатели всплывают или опускаются.
