ガリレオ温度計
ガリレオ温度計(がりれおおんどけい)は、透明な液体と複数の様々な密度のガラス器を含む、密閉されたガラス製の円筒で作られた温度計である。温度の変化に従って、各々の浮きが各々の密度に比例して上下する。
ガリレオ・ガリレイにちなんで命名されているが、それは彼がこの温度計が基礎を置く、液体の密度はその温度に比例して変化するという原理を発見し、そしてこの原理に基づく温度計を発明したことによるものである。
ガリレオ温度計は浮力の原理で動く。浮力は、液体中の物体の浮き沈みを決定し、(混ぜ物の無い鋼鉄の棒が沈む一方で)鋼鉄の船でさえ水に浮かぶ要因となる。
液体中の或る大きな物体の浮き沈みを決定する要因は、液体の密度に関連のある物体の密度のみである。もし物体の密度が液体よりも高いならば物体は下降するが、それは押しのけた液体よりも物体が重いからである。逆に物体の密度が液体よりも低いなら、物体は沈んでいき、やがて押しのけられた液体の重さと物体の重さが等しくなる。そのとき、物体はその深さで浮かぶ。
図 1で、仮に物体が2つあり、それぞれ1リットルの体積があるとする。この寸法の物体によって押しのけられる水の質量は1キログラムである。左の褐色の物体は、もしこれが完全に水没させられればそれが押しのけるであろう水の質量(1キログラム)が物体の質量よりも大きいため浮ぶ。この物体はなかば水没して浮かんでいるが、これは、押しのけられた水の質量(0.5キログラム)が物体の質量と等しいからである。右の緑色の物体は、物体が押しのけている水の質量(1キログラム)が物体の質量(2キログラム)よりも小さいので沈む。
上に述べた緑色の原材料で作られた全ての物体が沈むとは必ずしも限らない。図 2において、緑色の物体の内部は刳り抜かれている。