topienie masła, trujących grzybów i dziwna historia wynalezienia termometru

pomiar temperatury stał się regularną cechą codziennego życia podczas pandemii COVID-19. Wszędzie, od gabinetów lekarskich po bary, testy na wysokie temperatury ciała są środkiem ostrożności, które wiele instytucji publicznych podejmuje TERAZ, gdy ludzie wchodzą do lokalu. Oto historia powstania narzędzia, które sprawiło, że byliśmy na krawędzi od początku kryzysu.

na początku XVII wieku, podczas rewolucji naukowej, kiedy granice odkryć zostały oznaczone nowymi sposobami ilościowego określania zjawisk naturalnych, Galileo Galilei tworzył nowe, innowacyjne i empirycznie oparte metody w astronomii, fizyce i inżynierii. Sprawił również, że ludzkość zaczęła zmierzać w kierunku mniej znanego, ale kluczowego postępu: umiejętności mierzenia ciepła.

w tej epoce wynaleziono wiele urządzeń pomiarowych i jednostek miar, ostatecznie tworząc standardowe jednostki, które mamy dzisiaj. Galileuszowi przypisuje się wynalezienie termoskopu, urządzenia do pomiaru ciepła. Ale to nie to samo, co termometr. Nie mógł zmierzyć-metr-temperatury, ponieważ nie miał skali.

około 1612 roku Wenecki uczony Santorio Santorio dokonał przełomowych postępów koncepcyjnych w dziedzinie termoskopu. Przypisuje mu się dodanie skali-postęp tak fundamentalny, jak wynalezienie samego urządzenia. Wczesne termoskopy składały się zasadniczo z pionowo zorientowanej szklanej rurki z żarówką na górze i podstawą zawieszoną w basenie z płynem, takim jak woda, który biegł na długość kolumny. Wraz ze wzrostem temperatury powietrza w żarówce jego ekspansja zmieniała wysokość cieczy w kolumnie. Zapiski Santorio wskazują, że ustawił maksimum, ogrzewając żarówkę termoskopu płomieniem świecy, a minimum, kontaktując się z topniejącym śniegiem.

być może jako pierwszy zastosował termometr w medycynie, jako urządzenie do obiektywnego porównywania temperatur ciała. Aby wykonać pomiar, pacjent trzymałby żarówkę ręką lub oddychał nią.

w 1650 roku nastąpił kolejny przełom, gdy Ferdynand II Medyceusz, wielki książę Toskanii, dokonał kluczowych zmian konstrukcyjnych w starym termoskopie. De ’ Medici jest wymieniany jako pierwszy, który stworzył szczelną konstrukcję, nienaruszoną ciśnieniem powietrza. Jego termoskop składał się z pionowej szklanej rurki wypełnionej „duchem wina” —winem destylowanym-w której szklane pęcherzyki o różnym poziomie ciśnienia powietrza rosły i spadały wraz ze zmianami temperatury. Był tak zainteresowany pomiarem ciepła, że w 1657 roku założył prywatną Akademię, Accademia del Cimento, gdzie badacze badali różne formy i kształty swoich termoskopów, w tym ozdobne wzory ze spiralnymi cylindrycznymi kolumnami. Dzięki ulepszeniom zarówno formy, jak i funkcji instrumentów, ich zapotrzebowanie stale rosło w ciągu ostatnich 50 lat XVII wieku, kiedy stały się znane jako „Termoskopy Florenckie.”

jednak nawet przy tej ulepszonej funkcjonalności dokładny Pomiar temperatury miał sporo do zrobienia. Nadal nie było akceptowanego standardu kalibracji. Sposób, w jaki ludzie próbowali znaleźć punkt odniesienia, był absurdalnie arbitralny; stosowali standardy tak szerokie, jak temperatura topnienia masła, temperatura wewnętrzna zwierząt, temperatura piwnicy Obserwatorium Paryskiego, najcieplejszy lub najzimniejszy dzień w roku w różnych miastach i „świecące węgle w pożarze kuchennym.”Żadne dwa termometry nie zarejestrowały tej samej temperatury. To był bałagan.

Oto Duński astronom Olaus Rømer, który zwiastował innowację, która na zawsze zmieniłaby termometrię. W 1701 roku wpadł na pomysł, aby skalibrować skalę w stosunku do czegoś znacznie bardziej dostępnego: temperatury zamarzania i wrzenia wody. Podobnie jak w przypadku pomiaru minut w ciągu godziny, zakres można podzielić między tymi punktami na 60 stopni. Chociaż mógł to zrobić i byłoby świetnie, nie do końca do tego doszedł. Niezręcznie, ponieważ początkowo używał mrożonej solanki jako dolnego punktu kalibracji, jego pomiar temperatury zamarzania wody miał miejsce na poziomie 7,5 stopnia, a nie zera. Znana dziś jako skala Rømera, ma znaczenie historyczne, ale formalnie nie jest używana.

gdy zainteresowanie termoskopami nadal rosło w całej Europie, Młody kupiec odkrył, że instrumenty stają się coraz bardziej popularnym towarem handlowym. Uważał je również za całkowicie fascynujące. Nazywał się Daniel Gabriel Fahrenheit. Chociaż prawdopodobnie nie jesteś zaskoczony, słysząc jego imię tutaj, jego historia jest dość niezwykła.

uzyskaj poprawkę historii w jednym miejscu: zapisz się do tygodnika Time History newsletter

Fahrenheit urodził się w Gdańsku (obecnie Gdańsk) w odnoszącej sukcesy rodzinie handlowej. W 1701 roku, gdy Fahrenheit miał zaledwie 12 lat, zarówno jego ojciec, jak i matka spotkali się z niejasnym losem: zmarli od jedzenia trujących grzybów. Wraz z rodzeństwem został przygarnięty przez nowych opiekunów i wyznaczony na praktykanta kupieckiego. Młody Daniel nie dbał jednak zbytnio o zawód. Był bardziej zainteresowany nauką i dmuchaniem szkła (widać, dokąd to zmierza). Studiowanie, tworzenie i projektowanie termometrów i barometrów stało się jego powołaniem. Jednak w swoim nieustającym dążeniu do tych działań narosł dług, którego nie był w stanie pokryć.

chociaż Fahrenheit miał prawo do spadku po rodzicach, nie mógł go jeszcze wykorzystać do spłacenia długu. Zamiast tego, jego nowi opiekunowie zostali pociągnięci do odpowiedzialności za to. Ich rozwiązanie: mianować go jako robotnika Morskiego dla holenderskiej Kompanii Indii Wschodnich, aby mógł zarobić pieniądze na ich spłatę. Fahrenheit uciekł z kraju. Musiał przeczekać lata, aż skończy 24 lata, kiedy będzie miał prawo do spadku i będzie mógł spłacić swoje zobowiązania finansowe. Przez 12 lat wędrował przez Niemcy, Danię i Szwecję, kontynuując swoje zamiłowanie do nauki.

ostatecznie jego droga skrzyżowała się z drogą Rømera w Amsterdamie. Ich współpraca zaowocowała pierwszym termometrem quicksilver (mercury), który zapewniał większą dokładność i precyzję niż jego poprzednicy. I wreszcie, był w stanie wykonać wiele termometrów, które dawały spójne odczyty ze względu na ulepszoną konstrukcję wykorzystującą rtęć.

wraz ze wzrostem zapotrzebowania na termometry, Fahrenheit był w doskonałej pozycji do opracowania swojej tytułowej skali. Opierał się na Rømerze, ale skalibrował punkt zerowy do temperatury zamarzania roztworu solanki złożonej z równej mieszaniny wody, soli i lodu—substancji dostępnych dla wszystkich. Odkrył, że powierzchnia roztworu o równych częściach wody i lodu zamarzła w temperaturze 32 stopni, co jest obecnie powszechnie znanym „punktem zamarzania” w skali Fahrenheita. Z dwoma kolejnymi przyrostami 32-czyli 96 stopni-skala pasowała do tego, co Fahrenheit mierzył jako temperaturę ludzkiego ciała, skalibrowaną przez umieszczenie termometru pod pachą. Wszystko ładnie do siebie pasowało, więc wskaźnik się włączył, ostatecznie stając się pierwszą standardową skalą temperatury.

z 32 pozornie arbitralną liczbą na podstawie termometru, nie może być całkowicie zaskakujące, że jego wybór służył jako pożywka dla teoretyków spiskowych. Krążyły pogłoski, że Fahrenheit był aktywnym masonem i oparł swoją skalę na „32 stopniach oświecenia”, które są zgodne z niektórymi obrzędami masonerii. Nie istnieją jednak żadne oficjalne zapisy o jego członkostwie w Masonach.

kiedy weźmie się pod uwagę wrażliwość przedstawioną przez Fahrenheita, aby zaznaczyć skalę w przyrostach 32 stopni między zamrożeniem mieszaniny solanki a jego (prawie dokładnym) pomiarem temperatury ludzkiego ciała, miernik nie wydaje się taki arbitralny. Jego dziwność została podkreślona dopiero po tym, jak świat zaczął przyjmować system metryczny.

wygoda skali metrycznej i jej zastosowanie do różnych pomiarów—odległości, objętości, masy, energii elektrycznej—sprawiły, że coraz więcej Kolonii przyjęło ją jako standard handlu. Ponieważ integrował się z uniwersalnym systemem liczbowym w jednostkach dziesięciu, powszechnie znanym jako” podstawowa dziesiątka”, był intuicyjny i ułatwiał obliczenia. Do połowy XX wieku system metryczny dominował na świecie.

po ogólnoświatowym przyjęciu skali metrycznej, system Fahrenheita został zastąpiony przez skalę wynalezioną przez szwedzkiego astronoma Andersa Celsiusa w 1742 roku. Udoskonalił proces kalibracji, wykorzystując po prostu punkty zamarzania i wrzenia wody na poziomie morza—nie ma już mieszanki soli wymagającej własnych pomiarów, à la Fahrenheit. Jednak w jego pierwotnej skali temperatura zamarzania wynosiła 100 stopni. Zamiast Celsjusza, to Jean-Pierre Christin, francuski fizyk, matematyk, astronom i muzyk, który mniej więcej w tym samym czasie, co innowacja Celsjusza, wymyślił podobny układ, ale ze 100 jako temperaturą wrzenia—obecną skalą Celsjusza.

przystosowane za zgodą z zewnątrz zimno: Mrożąca krew w żyłach makabryczna, kontrowersyjna historia hipotermii autorstwa Phila Jaekla, dostępna już w PublicAffairs.

skontaktuj się z nami [email protected].