Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) — życie i skala Fahrenheita
Daniel Gabriel Fahrenheit — życie i skala Fahrenheita: historia precyzyjnych termometrów, użycie rtęci i przełomowe odkrycia w pomiarze temperatury.
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) urodził się w Gdańsku i zmarł w Hadze. Był niemieckim fizykiem i rzemieślnikiem–producentem przyrządów pomiarowych. Stał się znany dzięki precyzyjnym instrumentom, które tworzył — głównie termometrom i urządzeniom służącym do pomiarów gęstości i ciśnienia. Jego nazwisko przeszło do historii nauki dzięki Stopniowi Fahrenheita, nazwanej na jego cześć skali temperatur. Był jednym z pierwszych naukowców, którzy potrafili względnie precyzyjnie określić temperaturę i standaryzować przyrządy pomiarowe w sposób przydatny dla badań i praktyki.
Termometry i skala
Początkowo Fahrenheit korzystał z termometrów z napełnieniem alkoholem etylowym, ale szybko przeszedł na rtęć jako płyn roboczy — rtęć ma szeroki zakres ciekły, dobrze się rozszerza i kurczy oraz daje lepszą dokładność i powtarzalność pomiarów niż większość alkoholi. Kiedy przeczytał artykuł Guillaume'a Amontonsa o stosowaniu rtęci w barometrach, wpadł na pomysł użycia tej substancji w swoich termometrach. Dzięki rtęci mógł wykonywać termometry o większej precyzji i stabilności temperatury odniesienia.
Fahrenheit opracował własną skalę temperatur, która miała kilka stałych punktów odniesienia. W pierwotnej wersji przyjął za 0 stopni temperaturę najniższą, którą potrafił uzyskać mieszając lód, wodę i sól (punkt najbardziej zimny dostępny w warunkach laboratoryjnych tamtych czasów), 32 stopnie dla punktu zamarzania wody, a około 96 stopni dla temperatury ciała ludzkiego. Wartość 0 °F odpowiadała około −17,8 °C (dokładnie −17,777... °C). W praktyce obecnie stosowana definicja daje następujące łatwe związki z Celsjuszem:
- F = C × 9/5 + 32 — wzór konwersji z Celsjusza na Fahrenheita,
- 0 °C = 32 °F (punkt zamarzania wody),
- 100 °C = 212 °F (punkt wrzenia wody przy ciśnieniu 1 atm).
Badania nad właściwościami wody i inne wynalazki
W roku 1721 odkrył, że woda może być schłodzona poniżej temperatury zamarzania bez zamieniania się w lód — zjawisko to nazywane jest przechłodzeniem i ma znaczenie zarówno teoretyczne, jak i praktyczne (np. w technice chłodniczej i meteorologii). Jego obserwacje przyczyniły się do lepszego zrozumienia procesów krystalizacji i roli zarodków krystalizacji.
Poza termometrami Fahrenheit opracował również hydrometr, a także konstrukcje takie jak piknometr (do precyzyjnego pomiaru gęstości cieczy) i opisany w źródłach hipsobarometr. Jego przyrządy wyróżniała staranna kalibracja i dopracowane wykonanie: doskonalił techniki dmuchania szkła, uszczelniania i oznaczania skali, co podniosło powtarzalność pomiarów w ówczesnej praktyce naukowej.
Znaczenie i dziedzictwo
Wkład Fahrenheita polegał nie tylko na wprowadzeniu nowej skali temperatur i termometrów rtęciowych, lecz także na rozpowszechnieniu standardów wykonania i kalibracji przyrządów. Jego rozwiązania były szeroko wykorzystywane w nauce i technice przez cały XVIII i XIX wiek. Skala Fahrenheita pozostała w użyciu przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych i nielicznych innych miejscach; w większości świata przyjęto jednak skalę Celsjusza jako praktyczniejszą dla codziennego i naukowego użycia.
Daniel Gabriel Fahrenheit
Tablica pamiątkowa w Den Haag, gdzie został pochowany
Pytania i odpowiedzi
P: Kim był Daniel Gabriel Fahrenheit?
O: Daniel Gabriel Fahrenheit był niemieckim fizykiem, który pracował w Holandii i stał się znany z precyzyjnych instrumentów, które produkował.
P: Co to jest stopień Fahrenheita?
A: Stopień Fahrenheita jest jednostką miary stosowaną do pomiaru temperatury, która została nazwana na cześć Daniela Gabriela Fahrenheita.
P: Jakiej substancji używał Fahrenheit w swoich termometrach?
O: Fahrenheit początkowo używał w swoich termometrach alkoholu etylowego.
P: Jak Fahrenheit wpadł na pomysł, żeby używać rtęci w swoich termometrach?
O: Fahrenheit wpadł na pomysł zastosowania rtęci w swoich termometrach po przeczytaniu artykułu Guillaume Amontonsa o zastosowaniu rtęci w barometrach.
P: Do jakiej temperatury Fahrenheit skalibrował swoje termometry rtęciowe?
O: Fahrenheit skalibrował swoje termometry rtęciowe do temperatury, którą mógł łatwo wytworzyć, czyli do temperatury zamarzania słonej wody.
P: Co Fahrenheit odkrył na temat wody w 1724 roku?
O: W 1724 roku Fahrenheit odkrył, że woda może być schłodzona poniżej temperatury zamarzania, nie zamieniając się w lód.
P: Jakie inne instrumenty opracował Fahrenheit?
O: Oprócz termometrów, Fahrenheit opracował również hydrometr, piknometr i hipsobarometr.
Przeszukaj encyklopedię