D. Fahrenheit và nhiệt kế của ông

26

D. Fahrenheit và nhiệt kế của ông

Năm nay đánh dấu kỷ niệm 300 năm ngày sinh của Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736), người tạo ra nhiệt kế đầu tiên có thể được sử dụng làm dụng cụ phòng thí nghiệm tiêu chuẩn và đáng tin cậy.

Người ta tin rằng ý tưởng sử dụng đặc tính giãn nở nhiệt của không khí và chất lỏng, được biết đến từ thời cổ đại, để đo nhiệt độ thuộc về G. Galily. Vào cuối thế kỷ 17, ông đã phát minh ra một thiết bị đơn giản dựa trên nguyên tắc này - thermopop, lần đầu tiên có thể đánh giá sự thay đổi nhiệt độ một cách khách quan ở một mức độ nào đó. Nhiệt kế của Galileo là một bình thủy tinh nhỏ chứa đầy không khí, có một cái bình rất hẹp và dài được hạ xuống một bình chứa nước. Khi bình được làm nóng hoặc rời đi, không khí trong bình nở ra hoặc co lại và mực nước giảm hoặc tăng tương ứng.

Trong thế kỷ 17 tiếp theo, nhiều nhà khoa học đã tham gia vào việc làm chủ thiết bị này. Vì vậy, vào năm 1615, nó đã được trang bị thang đo và từ năm 1628, tất cả các bộ phận không còn được gọi là nhiệt kế nữa mà là nhiệt kế. Năm 1630, không khí được thay thế bằng chất lỏng tiện lợi hơn,

chủ yếu là nhiệt kế nước. Một thập kỷ sau, chúng bắt đầu được niêm phong để các kết quả đo không bị ảnh hưởng bởi sự dao động của áp suất khí quyển. Kể từ cuối những năm 50, các sinh viên từ “Học viện Kinh nghiệm” Florentine thường sử dụng rượu vang làm chất lỏng đo nhiệt độ, không bị đóng băng trong những đợt sương giá khắc nghiệt nhất và có độ nhớt thấp cũng như hệ số giãn nở nhiệt tương đối cao.

Tuy nhiên, mặc dù thực tế là các nguyên tắc thiết kế trong định nghĩa cơ bản của nhiệt kế, được sản xuất vào thời điểm đó, hoàn toàn phù hợp để đo nhiệt độ một cách chính xác và có hệ thống. Và trên hết vì không có thư từ

Từ những năm 80 của thế kỷ 17, ý tưởng xây dựng thang đo nhiệt độ dựa trên hai điểm “không đổi” ngày càng trở nên hấp dẫn (với phương pháp này, không cần phải thực hiện thao tác xác định thể tích bình chứa và mao quản rất khó khăn cho mỗi nhiệt kế).

Vì vậy, vào năm 1701, I. Newoton đã chế tạo một nhiệt kế (với dầu hạt lanh là chất lỏng), trên thang đo mà ông đặt 12 vạch chia bằng nhau, với vạch chia bằng 0 tương ứng với nhiệt độ đóng băng của nước và vạch chia “12” tương ứng với nhiệt độ bình thường của cơ thể con người. Đồng thời, ông bắt đầu sản xuất thang đo nhiệt độ của riêng mình; ông đo nhiệt độ đóng băng và sôi của nước. Năm 1708, Römer đến thăm Fahrenheit, nơi người Đan Mạch đã giới thiệu chi tiết về cách hiệu chuẩn nhiệt kế của mình. Rõ ràng, Fahrenheit ngay lập tức nhận ra rằng phương pháp này bao gồm lời giải việc tạo ra bài toán các nhiệt kế tiêu chuẩn đã quá hạn từ lâu cho kết quả “nhất quán” (trong cùng điều kiện, chúng cho thấy cùng nhiệt độ). Trong vòng vài năm anh ấy

27

quản lý để thiết lập việc sản xuất các thiết bị như vậy và chúng nhanh chóng được công nhận trong các phòng thí nghiệm ở Châu Âu. Các nhà khoa học, quen với sự khác biệt trong số đọc của nhiệt kế cũ, coi nhiệt kế Fahrenheit như một người thầy. Phải nói rằng Fahrenheit không sao chép nhiệt kế - anh ấy đã làm việc chăm chỉ để làm chủ thiết kế của chúng, tìm ra những loại ngăn xếp phù hợp nhất và cuối cùng là sửa đổi thang đo, làm cho nó tiện lợi hơn nhiều. Thang đo nhiệt độ Fahrenheit vẫn được sử dụng ở các nước Anh. Nó được thiết kế như thế này: khoảng cách giữa các điểm băng và nước sôi được chia thành 180 phần, với điểm đầu tiên được gán giá trị là 32 và điểm thứ hai là 212 °F (độ F).

Công lao quan trọng nhất của Fahrenheit còn là ông là người đầu tiên (năm 1717) bắt đầu sản xuất nhiệt kế thông thường. Phải nói rằng ý tưởng này đã được các học giả Florentine xem xét trước ông nửa thế kỷ. Nhưng ruthite, do hệ số giãn nở nhiệt thấp (ít hơn 1/6 so với rượu), được coi là không có triển vọng. Fahrenheit đã đi đến kết luận rằng sự thiếu hụt rutti này được bù đắp nhiều hơn bằng việc dễ dàng thu được và bảo quản nó ở dạng nguyên chất, nhờ đó dễ dàng đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác của chất lỏng làm việc làm đầy mẫu nhiệt kế.

(Rượu ít thuận tiện hơn về mặt này, vì khi hấp thụ nhiều nước, nó làm thay đổi đáng kể hệ số giãn nở nhiệt.)

Người ta biết rất ít về cuộc đời của Fahrenheit; chân dung của anh ấy đã không đến được với chúng tôi. Ông sinh ra ở Danzig (nay là Gdansk) trong một gia đình thương gia và được giáo dục tiểu học tốt. Năm 15 tuổi, anh đột ngột mất đi gia đình. Những “người cha” của thành phố quyết định rằng cậu bé nên theo bước chân của cha mình, và vào năm 1702, họ gửi cậu đến Amsterdam để học nghề thương gia. Ông thành công trong việc thành thạo nghề, nhưng mối quan tâm của ông ngày càng nghiêng về khoa học tự nhiên và đặc biệt là thiết kế các dụng cụ khoa học chính xác. Về công tác, Fahrenheit thường xuyên đi từ Amsterdam đến các thành phố khác ở Hà Lan và nước ngoài, trong đó có Nga, và lần nào anh cũng cố gắng không tận dụng cơ hội để mở rộng vị thế về công nghệ và khoa học với các bậc thầy - nhà chế tạo dụng cụ và nhà khoa học hàng đầu ở Châu Âu. Đây là cách cuộc gặp gỡ nêu trên giữa Fahrenheit và Roemer đã diễn ra, đồng thời thiết lập các mối liên hệ khoa học dựa trên giá trị của các nhà khoa học Hà Lan thời đó - bác sĩ G. Boerhaave và các nhà vật lý W. Sgravesand và P. van Muschenbrouck, với nhà khoa học tự nhiên tương lai người Thụy Điển K. Linnaeus.

Là một chuyên gia bậc thầy, Fahrenheit vào năm 1710-1712 bắt đầu sản xuất thiết bị ép (rất chính xác) cho nghiên cứu vật lý, hóa học và thiên văn - nhiệt kế,

phong vũ biểu, tỷ trọng kế, dụng cụ quang học, thiết bị cơ khí chính xác. Nhu cầu về các sản phẩm của Fahrenheit tăng lên, và vào năm 1717, ông thành lập một công ty đặc biệt ở Amsterdam để sản xuất các dụng cụ khoa học chính xác và một phần là các nhiệt kế khác cho nhiều mục đích khác nhau, vượt xa sự cạnh tranh. Điều quan trọng là vào năm 1721, Peter I đã đặt mua một bộ nhiệt kế Fahrenheit. Năm 1724, Fahrenheit được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, mà chủ tịch lúc đó là I. Newton.

Ngoài việc chế tạo các dụng cụ, Fahrenheit còn làm việc rất nhiều với tư cách là một nhà vật lý thực nghiệm. Ông phát hiện ra rằng nhiệt độ sôi của chất lỏng được chia thành 180 phần, trong đó điểm đầu tiên có giá trị là 32 và điểm thứ hai là 212 °F (độ F).

Tất nhiên, Fahrenheit không thể được coi là người phát minh ra nhiệt kế và bản thân anh cũng không giấu giếm bao nhiêu.

anh ấy mắc nợ Roemer và những người tiền nhiệm khác. Nhưng ưu điểm không thể phủ nhận của Fahrenheit là việc đưa nhiệt kế tiêu chuẩn vào sử dụng rộng rãi, đánh dấu sự khởi đầu của phép đo nhiệt độ, lần đầu tiên giúp người ta có thể hiểu được sự phát triển quan trọng nhất của các dụng cụ khoa học chính xác về nhiệt độ và nhiệt độ (liên quan đến sự nhầm lẫn hoàn toàn đã ngự trị trước đó).

V. E. Yavelov