tání másla, jedovatých hub a podivná historie vynálezu teploměru

odebrání teploty se stalo pravidelným rysem každodenního života během pandemie COVID-19. Všude od lékařských ordinací po bary je testování na vysoké tělesné teploty preventivním opatřením, které nyní mnoho veřejných zařízení přijímá, když lidé vstupují do areálu. Zde je příběh o původu nástroje, který nás měl na hraně od začátku krize.

na počátku 17. století, během vědecké revoluce, kdy byly hranice objevu poznamenány novými způsoby kvantifikace přírodních jevů, Galileo Galilei vytvářel nové, inovativní a empiricky založené metody v astronomii, fyzice a inženýrství. Také přiměl lidstvo k méně známému, ale zásadnímu pokroku: schopnosti měřit teplo.

během této éry byla vynalezena řada měřicích zařízení a měrných jednotek, které nakonec vytvořily standardní jednotky, které dnes máme. Galileo je připočítán s vynálezem termoskopu, zařízení pro měření tepla. Ale není to stejné jako teploměr. Nemohl měřit-metr-teplotu, protože neměl měřítko.

kolem roku 1612, se jménem tak pěkným, že ho použil dvakrát, Benátský učenec Santorio Santorio učinil zásadní koncepční pokroky k termoskopu. On byl připočítán s přidáním stupnice-pokrok asi tak zásadní jako vynález samotného zařízení. Rané termoskopy v podstatě sestávaly z vertikálně orientované skleněné trubice s žárovkou nahoře a základny zavěšené v kaluži kapaliny, jako je voda, který běžel po délce sloupce. Jak se teplota vzduchu v baňce zvýšila, její expanze změnila výšku kapaliny ve sloupci. Santoriovy spisy naznačují, že nastavil maximum zahříváním termoskopové žárovky plamenem svíčky a nastavil minimum kontaktováním s tajícím sněhem.

možná byl dokonce první, kdo použil teploměr v oblasti medicíny jako zařízení pro objektivní srovnání tělesných teplot. Chcete-li provést měření, pacient by buď držel žárovku rukou, nebo na ni dýchal.

v roce 1650 došlo k dalšímu průlomu, když Ferdinando II de ‚ Medici, velkovévoda Toskánska, provedl klíčové konstrukční změny starého termoskopu. De ‚ Medici je citován jako první, kdo vytvořil utěsněný design, neovlivněný tlakem vzduchu. Jeho termoskop se skládal ze svislé skleněné trubice naplněné“duchem vína“ —destilovaným vínem—ve kterém skleněné bubliny různých úrovní tlaku vzduchu stoupaly a klesaly se změnami teploty. Byl tak do měření tepla, že v roce 1657 založil soukromou akademii Accademia del Cimento, kde vyšetřovatelé zkoumali různé formy a tvary pro své termoskopy, včetně ozdobných vzorů se spirálovitými válcovými sloupy. Díky zlepšení formy i funkce nástrojů, jejich poptávka neustále rostla 50 let 17. století, Když se stali známými jako “ florentské termoskopy.“

přesto i s touto vylepšenou funkčností mělo přesné měření teploty docela cesty. Stále neexistoval žádný přijatý standard pro kalibraci. Způsoby, jak se lidé snažili najít referenční bod, byly směšně libovolné; používali standardy tak široké, jako je teplota tání másla, vnitřní teplota zvířat, teplota sklepa Pařížské observatoře, nejteplejší nebo nejchladnější den v roce v různých městech, a „zářící uhlí v kuchyňském ohni.“Žádné dva teploměry nezaregistrovaly stejnou teplotu. Byl to nepořádek.

zadejte dánský astronom Olaus Rømer, který ohlašoval inovaci, která navždy změní termometrii. V roce 1701 měl nápad kalibrovat měřítko vzhledem k něčemu mnohem dostupnějšímu: bodům zmrazení a varu vody. Podobně jako měříme minuty během hodiny, rozsah by mohl být rozdělen mezi tyto body na 60 stupňů. I když to je to, co mohl udělat, a bylo by to skvělé, úplně se tam nedostal. Je trapné, protože původně používal zmrazenou solanku jako spodní kalibrační bod, jeho měření bodu mrazu vody nastalo při 7,5 stupních, nikoli nula. Dnes známý jako rømerova stupnice, nese historický význam, ale formálně se nepoužívá.

vzhledem k tomu, že zájem o termoskopy v celé Evropě stále rostl, mladý obchodník zjistil, že nástroje se stávají stále populárnější obchodní komoditou. Také je považoval za naprosto fascinující. Jmenoval se Daniel Gabriel Fahrenheit. I když vás asi nepřekvapí, že se zde objeví jeho jméno, jeho příběh je docela pozoruhodný.

získejte opravu historie na jednom místě: přihlaste se k týdennímu zpravodaji historie času

Fahrenheit se narodil v polském Danzigu (nyní Gdańsk) do úspěšné obchodní rodiny. V roce 1701, kdy byl Fahrenheit pouhých 12 let, se jeho otec i matka setkali s nejasným osudem: zemřeli na jedení jedovatých hub. Spolu se svými sourozenci, byl přijat novými opatrovníky a jmenován do obchodního učení. Mladý Daniel se však o tuto profesi příliš nestaral. Více se zajímal o vědu a sklářství(můžete vidět, kam to jde). Studium, vytváření a navrhování teploměrů a barometrů se stalo jeho povoláním. Ale ve své neúnavné snaze o tyto činnosti, nashromáždil dluh, který nebyl schopen pokrýt.

přestože měl Fahrenheit nárok na dědictví po svých rodičích, nemohl ho ještě použít k zaplacení dluhu. Místo toho za to byli zodpovědní jeho noví opatrovníci. Jejich řešení: jmenovat ho jako námořníka pro nizozemskou společnost East Indies, aby mohl vydělat peníze na jejich splacení. Fahrenheit unikl svému osudu útěkem ze země. Musel čekat roky, dokud mu nebylo 24, kdy bude mít nárok na své dědictví a bude schopen splnit své finanční závazky. Putoval tedy Německem, Dánskem a Švédskem 12 let a pokračoval ve své lásce k vědě.

nakonec se jeho cesta zkřížila s Rømerovou v Amsterdamu. Jejich spolupráce vytvořila první quicksilver (rtuťový) teploměr, který poskytoval větší přesnost a přesnost než jeho předchůdci. A nakonec byl schopen vyrobit několik teploměrů, které dávaly konzistentní hodnoty kvůli vylepšenému designu zahrnujícímu rtuť.

s rostoucí poptávkou po teploměrech byl Fahrenheit v perfektní pozici pro vývoj své stejnojmenné stupnice. Založil to na Rømerově, ale kalibroval nulový bod na teplotu mrazu solného roztoku vyrobeného ze stejné směsi vody, soli a ledových látek přístupných všem. Zjistil, že povrch roztoku stejných dílů vody a ledu ztuhl na 32 stupňů, což je nyní běžně známý „bod mrazu“ ve stupnici Fahrenheita. S dalšími dvěma přírůstky 32—to je, 96 stupňů-stupnice odpovídala tomu, co Fahrenheit měřil jako teplota lidského těla, jak bylo kalibrováno umístěním teploměru pod podpaží. Všechno to pěkně do sebe zapadlo, a tak se měřidlo zachytilo, nakonec se stal první standardní stupnicí teploty.

s 32 zdánlivě libovolným číslem pro základnu teploměru nemusí být zcela překvapivé, že jeho volba sloužila jako krmivo pro konspirační teoretiky. Říkalo se, že Fahrenheit byl aktivní zednář a založil výchozí bod své stupnice na „32 stupních osvícení“, které odpovídají některým obřadům zednářství. Neexistují však žádné oficiální záznamy o jeho členství ve svobodných Zednářích.

když vezmeme v úvahu citlivost, kterou ve skutečnosti vyslovil Fahrenheit, aby označil stupnici v krocích po 32 stupních mezi zmrazením směsi solanky a jeho (téměř přesným) měřením teploty lidského těla, měřidlo se nezdá tak libovolné. Jeho zvláštnost byla zdůrazněna až poté, co svět začal přijímat metrický systém.

pohodlí metrické stupnice a její aplikace na různá měření-vzdálenost—objem, hmotnost, elektřina—znamenalo, že stále více kolonií ji přijalo jako standard pro obchod. Protože byl integrován s univerzálním numerickým systémem v jednotkách deseti, běžně známém jako „základní deset“, byl intuitivní a usnadnil výpočty. V polovině 20. století dominoval metrický systém na celém světě.

po celosvětovém přijetí metrické stupnice byl systém Fahrenheita následován stupnicí vynalezenou švédským astronomem Andersem Celsiem v roce 1742. Kalibrační proces zpřesnil pouhým použitím bodů mrznutí a varu vody na hladině moře—žádná další směs soli vyžadující vlastní měření, à la Fahrenheit. Na jeho původní stupnici však bylo bodem mrazu 100 stupňů. Spíše než Celsia to byl Jean-Pierre Christin, francouzský fyzik, matematik, astronom a hudebník, který přibližně ve stejnou dobu jako inovace Celsius pojal podobné uspořádání, ale s bodem varu 100—aktuální stupnicí Celsia.

upraveno se svolením z chladu: Chladný sestup do hrůzy, kontroverzní, život zachraňující historie hypotermie Phil Jaekl, nyní k dispozici od PublicAffairs.

kontaktujte nás na [email protected].