浮力の原理で温度を表す「ガリレオ温度計」

カラフルな玉が浮かぶ！温度を測るふしぎな飾り！

天文学及び物理学の開拓者として知られているガリレオ・ガリレイによって発明された”サーモスコープ”という道具から温度計の歴史が始まったといわれています。ガラス管内の液体の温度の上昇・低下に伴ない、ガラス管内の液体の密度が変化し、球体が浮き沈みする事から温度計としての機能を果たすようです。

ガリレオ温度計が動く裏には、「物の重さと、水に浮く力」という、物理学のとても大切な考え方が隠されているよ。

「密度（みつど）」ってなんだ？：
密度とは、「物のかたさ」や「ぎゅっとつまっている度合い」を表す数字のこと。
同じ大きさの物でも、スポンジと石だと、石の方がぎゅっとつまっているから密度が大きいよね。ガリレオ温度計では、「中の液体の密度」と「ガラス玉の密度」がポイントになるんだ。
温度と液体の密度の関係：
- ガリレオ温度計のガラス筒の中には、特別な液体が入っている（水とアルコールなどを混ぜた液体が多い）。
- この液体は、温度が上がると、体積が少しだけ大きくなって、密度が小さくなる（軽くなる）という性質がある。
- 逆に、温度が下がると、体積が少し小さくなって、密度が大きくなる（重くなる）という性質がある。
  まるで、体があたたまると少し広がる風船、冷えると縮む風船みたい🎈
「浮力（ふりょく）」って？：
お風呂に浮くアヒルのおもちゃみたいに、液体の中では、物を浮かせようとする力が働いている。これを「浮力」というんだ。物と液体の密度を比べたときに、液体の密度の方が大きければ（液体の方が重ければ）物は浮くし、物の密度の方が大きければ（物の方が重ければ）物は沈むんだ！

さあ、この３つのヒミツが合わさると、ガリレオ温度計はどうやって動くんだろう？

温度が上がると（部屋があたたかいとき）：
中の液体の密度が小さくなる（軽くなる）よ。すると、今まで浮いていた玉の中で、液体の密度より少しだけ重かった玉は、浮力が足りなくなって、ゆっくりと沈んでいくんだ。
温度が下がると（部屋が寒いとき）：
中の液体の密度が大きくなる（重くなる）よ。すると、今まで沈んでいた玉の中で、液体の密度より少しだけ軽かった玉は、浮力が強くなって、ゆっくりと浮き上がってくるんだ。
どうやって温度を読み取るの？：
それぞれのガラス玉には、小さな金属のプレートがついていて、そこに温度の数字が書いてあるよね。沈んでいる玉の中で一番上に浮いている玉か、浮いている玉の中で一番下に沈んでいる玉が、だいたいの今の温度を示しているんだ。玉の密度がそれぞれ少しずつ違うから、こんなに正確に温度を読み取れるんだよ！