Kategoriler
Bilim & İnsan

Termometrenin icadı: Sıcaklığı ölçmenin garip tarihi

17. yüzyılın başlarındaki Bilimsel Devrim sırasında buluşlar, doğal fenomenlerin yeni yollarla ölçülmesiyle gerçekleşmeye başladı. Galileo Galilei astronomi, fizik ve mühendislikte yenilikçi ve deney temelli yöntemler geliştiriyordu. Bu yöntemleri, insanlığı az bilinen ama çok önemli bir ilerlemeye doğru götürdü: Sıcaklığı ölçmek. Bu çağda birçok ölçüm cihazı ve ölçü birimi icat edildi ve sonunda bugünkü standart birimler haline geldiler. Galileo, bir tür sıcaklık belirleme cihazı olan termoskopun icadıyla tanınıyor. Başta tam olarak bir termometre değildi çünkü ölçeği olmadığından sıcaklığı "ölçmüyordu".

Termometrenin icadı

Adını çok sevdiğinden iki kez kullanan Venedikli bilgin Santorio Santorio, 1612 civarında termoskopta önemli kavramsal ilerlemelere imza attı. Cihaza bir ölçek ekledi ve cihazın kendi icadı kadar saygın bir gelişme oldu. İlk termoskopta dikey bir cam tüp, üstünde bir küre ve tabanda tüp boyunca yükselen bir sıvı vardı (su gibi). Küredeki havanın sıcaklığı arttıkça hava genleşiyor ve tüpteki sıvının yüksekliğini değiştiriyordu. Doktor Santorio'nun yazılarından, termoskobun küresini mum alevi ile ısıtarak maksimumu, eriyen karla temas ettirerek minimum düzeyi belirlediği görülür.

Santorio'nun termometreyi vücut sıcaklığını karşılaştıran bir cihaz olarak tıp alanına uygulayan ilk kişi olduğu düşünülür. Hasta, ölçüm yapılırken eliyle küreyi tutar ya da üzerine nefes verirdi.

Sağlıkta kullanılan Santorio termoskopu.
Sağlıkta kullanılan Santorio termoskopu.

1650'lerde Toskana Dükü II. Ferdinando de Medici eski termoskopta bazı tasarım değişiklikleri yaparak önemli bir atılım gerçekleştirdi. De Medici'nin tasarımında termoskop artık sızdırmazdı yani hava basıncından etkilenmiyordu. Termoskobundaki dikey cam tüpte “şarap ruhu” (damıtılmış şarap) kullandı ve ısıyla değişen hava basıncının oluşturduğu kabarcıklar sıcaklık düzeyini belirliyordu. Isıyı ölçmeye o denli meraklıydı ki 1657'de özel bir termoskop geliştirme akademisi olan Accademia del Cimento'yu kurdu. Burada araştırmacılar çeşitli formlarda termoskoplar yaptılar ve spiral silindirik sütun biçimli süslü tasarımlar ortaya çıktı. Termoskopun hem biçiminde hem de işlevinde elde edilen gelişmeler ürünlere olan talebi artırdı ve 17. yüzyılın ikinci yarısında "Floransa termoskobu" olarak bilindiler.

İLGİLİ:  Antimadde nedir? Önemi, özellikleri, üretimi ve kullanımı

İki termometre aynı sıcaklığı kaydetmiyor

İşlevsellik gelişmişti ancak hala doğru sıcaklık ölçümü sağlanamıyordu. Çünkü henüz sıcaklık ölçümünün bir standardı yoktu. İnsanların referans noktası bulma biçimleri gülünç düzeyde keyfiydi: Tereyağının erime noktası, hayvanların iç sıcaklığı, Paris gözlemevinin mahzen sıcaklığı, çeşitli kentlerde yılın en sıcak veya en soğuk günü ve “mutfak ateşinde parlayan kömür” gibi birçok garip standart kullanıldı. Sonuç olarak iki termometre aynı sıcaklığı kaydetmiyordu.

Termometriyi sonsuza dek değiştirecek o yenilik Danimarkalı astronom Olaus Romer'dan geldi. 1701'de ölçeği çok daha erişilebilir bir şeyle kalibre etmek istedi: Suyun donma ve kaynama noktası. Bir saatteki dakikaları ölçmeye benzer biçimde hareket edebilirdi ancak öyle yapmadı ve alt noktayı donmuş tuzlu su ile belirleyerek 0 yerine 7,5 derece ölçtü. Bu ölçeğe Romer ölçeği denildi ve bugün tarihi önemi dışında kullanımda değil.

Fahrenheit ortaya çıkar

Avrupa'da termoskoplara olan ilgi artarken genç bir tüccar termoskopların yükselen ticari önemini fark etti. Ayrıca onları oldukça etkileyici buluyordu. Adı Daniel Gabriel Fahrenheit'tı. Adının termometrenin icadında geçmesi şaşırtıcı değil ve hikayesi de oldukça dikkat çekici:

Fahrenheit, Polonya'nın Danzig kentinde (şimdi Gdansk) başarılı bir tüccar ailede doğdu. 1701'de henüz 12 yaşındayken Fahrenheit'ın hem babası hem de annesi şanssız bir kaderle yüzleşti: Zehirli mantar yemekten öldüler. Kardeşleriyle birlikte yeni vasiler tarafından alındı ​​ve bir tüccara çırak verildi. Ancak genç Daniel mesleğine pek ısınmadı. Daha çok bilim ve cam üfleme ile ilgileniyordu (şimdiden nereye gittiği görülebilir). İşi termometre ve barometreler tasarlamak ve üretmek oldu. Ancak bu amansız tutkusu karşılayamayacağı borçlar biriktirmesine neden oldu.

İLGİLİ:  En yüksek ses hangisi? Oluşumu ve etkisi

Fahrenheit ailesinden miras hakkına sahip olmasına rağmen henüz borcunu ödemek için kullanamıyordu. Mirastan sorumlu olan vasilerdi ve onu Hollanda Doğu Hint Adaları Şirketi'ne denizci işçi olarak göndererek para kazanmasını planladılar. Fahrenheit 24 yaşında mirasa hak kazanacağı o günü yıllarca beklemek üzere ülkeden kaçtı. Böylece 12 yıl boyunca Almanya, Danimarka ve İsveç'i dolaştı ve bilim aşkını sürdürdü.

Bir gün yolu Amsterdam'da Romer ile kesişti. Birlikte çalışarak öncekilerden daha yüksek doğruluk ve hassasiyet sunan ilk cıva termometresini ürettiler. Fahrenheit cıvalı tasarımı daha da geliştirerek tutarlı okumalar veren birden fazla termometre yaptı.

Termometrelere olan talebin artmasıyla Fahrenheit kendi adını taşıyan ölçeğini geliştirdi. Romer'ın tasarımını temel aldı ancak donma noktası için eşit su, tuz ve buz içeren bir tuzlu su çözeltisi hazırladı. Herkesin erişebileceği maddelerden oluşan karışımda eşit su ve buz vardı ve yüzeyinin 32 derecede donduğunu buldu. Bu “donma noktası” bugün Fahrenhayt ölçeği olarak biliniyor. Fahrenheit, ölçeği koltuk altına yerleştirdi ve termometresini insan vücudunun sıcaklığına göre kalibre etti. Bulduğu değer 100'dü. Her şey birbirine uyunca ilk standart sıcaklık ölçeği ortaya çıktı.

32 sayısı o dönem keyfi bulundu ve komplo teorisyenlerine alet oldu. Fahrenheit'ın bir Mason olduğu ve ölçekteki başlangıç ​​noktasını Masonluk ayinlerine uygun olarak “aydınlanmanın 32 derecesi”ne dayandırdığı söylendi. Ancak bugün Mason üyeliğine dair resmi bir kayıt yoktur.

İLGİLİ:  Metrik sistemi kim, nasıl buldu? Tarihi hikayesi

Tuzlu su karışımını dondurması ve insan vücut sıcaklığını (neredeyse doğru) ölçmesi aslında Fahrenheit'ın 32 derece standardının o kadar keyfi olmadığını gösterir. Standardın komplo yönü, dünya metrik sistemi benimsemeye başlayınca gündeme geldi.

Celsius yeni standart olur

Kelvin'in sıcaklık ölçü birimi Celsius ile aynı birimleri kullandı ancak mutlak sıfırdan başladı.
Kelvin'in sıcaklık ölçü birimi Celsius ile aynı birimleri kullandı ancak mutlak sıfırdan başladı.

İsveçli gökbilimci Anders Celsius'un 1742'de icat ettiği sıcaklık ölçeği (santigrat), metrik ölçeğin dünya çapında benimsenmesiyle Fahrenheit sisteminin yerini aldı. Kalibrasyon için deniz seviyesindeki suyun donma ve kaynama noktalarını kullanması ölçümü daha doğru hale getirdi. Çünkü artık Fahrenheit standardındaki hassas tuz karışımına gerek yoktu.

Bununla birlikte Celsius'un ölçeğinde özgün donma noktası aslında 100 dereceydi. Celsius'un yeniliğiyle yaklaşık olarak aynı zamanlarda yaşamış Fransız fizikçi, matematikçi, astronom ve müzisyen Jean-Pierre Christin bu ölçümü düzenleyerek 100'ü kaynama noktası yaptı.

1848'de Lord Kelvin, mutlak sıfır adını verdiği ve hava dahil her şeyin buz kestiği 0 Kelvin (-273 santigrat derece) standardını buldu. Onun termometresi aşırı sıcak ve aşırı soğuğu ölçüyordu. Aynı zamanda termodinamiğin ikinci yasası olan mutlak sıcaklık fikrini geliştirmiştir. Kelvin standardı bugün bilim adamlarınca kullanılıyor.

Metrik ölçeğin uygunluğu ve çeşitli ölçümlere (mesafe, hacim, kütle, elektrik) uygulanabilir olmasıyla celsius (santigrat) giderek daha fazla koloninin ticaret standardı oldu. "Onluk taban" denilen ve onluk birimler halinde genişleyen küresel sayı sistemi ile uyumluydu. Bu yüzden hem sezgiseldi hem de hesaplamaları kolaylaştırıyordu. Termometrenin icadı ve sonraki gelişim sürecinde 20. yüzyılın ortalarında metrik sistem artık dünyaya hakim oldu.


Kaynakça ve ek bilgiler:

  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7120475/

Yazar Berkay Alpkunt

Coğrafya ve astronomi üzerine geniş kapsamlı içerikler hazırlıyor. Diğer ilgi alanları canlı hayatı, bilim tarihi ve ülkeler olarak sıralanır. Aynı zamanda bağımsız video oyunlarına ilgilidir.