Η ιστορία των θερμοκρασιακών κλιμάκων και η «παράξενη» κλίμακα Φαρενάιτ

08:22 19/7/2018 - Πηγή: Green agenda

Το Καλοκαίρι είναι «ζεστό» και ο Χειμώνας «κρύος». Το νερό είναι «δροσερό» και η λάβα «καυτή». Επίθετα που μας δίνουν μια αίσθηση σε σχέση με αυτό που θεωρούμε φυσιολογικό ή επιθυμητό. Είναι όμως το δικό μου «κρύο» ίδιο με αυτό του γείτονά μου ή ίδιο με αυτό των πολικών αρκούδων; Μάλλον όχι… Πώς λοιπόν θα δώσουμε μια αντικειμενικότητα σε αυτές τις παρατηρήσεις μας; Ένας και μόνο τρόπος υπάρχει να το πετύχουμε: Να φτιάξουμε μια κλίμακα που θα βασίζεται σε φυσικούς νόμους και όχι στην προσωπική μας αίσθηση. Και φυσικά

το κάναμε… πολλές φορές!

Στο παρελθόν δημιουργήθηκαν αρκετές κλίμακες μέτρησης της θερμοκρασίας. Στις ημέρες μας έχουν επικρατήσει τρεις, η καθεμία έχοντας τα δικά της ιδιαίτερα χαρακτηριστικά.

Η πιο γνωστή μας, η κλίμακα Κελσίου (Celsius), δημιουργήθηκε στις αρχές του 18ου αιώνα από τον Σουηδό Anders Celsius.

Τοποθετώντας το 0 της κλίμακας στο σημείο πήξης του νερού και το 100 στο σημείο βρασμού, ο Celsius έφτιαξε μια εκατοντάβαθμα κλίμακα, που πλέον έχει επικρατήσει σε ολόκληρό σχεδόν τον κόσμο, εκτός από τις Η.Π.Α. και αρκετά από τα νησιά της Καραϊβικής.

Παρότι η κλίμακα Κελσίου ήταν εξαιρετικά «λογική» και εύχρηστη για την καθημερινή χρήση, η επιστημονική κοινότητα έμεινε ανικανοποίητη. Ήθελε μια κλίμακα που να ξεκινάει από το απόλυτο μηδέν!

Τον 19ο αιώνα λοιπόν, ο William Thompson - Βαρόνος Κέλβιν (Kelvin) ορίζει την κλίμακα Κέλβιν της οποίας το 0 τίθεται στο απόλυτο μηδέν, ενώ οι τιμές της κλίμακας για την πήξη και τον βρασμό του νερού είναι 273.15 και 373.15 αντίστοιχα.

Είναι λοιπόν προφανές, αναφέρει το meteo.gr, ότι το «μέγεθος» του βαθμού Κελσίου είναι ίδιο με αυτό του βαθμού Κέλβιν. Η κλίμακα Κέλβιν έχει πλέον υιοθετηθεί ως κλίμακα μέτρησης της θερμοκρασίας στο Διεθνές Σύστημα (Système Internationale – SI).

Οι σχέσεις ανάμεσα στις κλίμακες Φαρενάιτ, Κελσίου και Κέλβιν, καθώς και τα σχετικά μεγέθη των βαθμών τους.

Η τρίτη θερμοκρασιακή κλίμακα που χρησιμοποιείται στις ημέρες μας είναι η κλίμακα Φαρενάιτ (Fahrenheit).

Η εν λόγω κλίμακα χρησιμοποιείται κυρίως στις Η.Π.Α. και κάποια νησιά της Καραϊβικής.

Εν πρώτης, η κλίμακα Φαρενάιτ φαίνεται λίγο παράξενη… Το νερό παγώνει στους 32 βαθμούς, ενώ βράζει στους 212! Ποια ανάγκη άραγε οδήγησε στη δημιουργία μιας τέτοιας κλίμακας; Μεγάλη ιστορία, αλλά θα προσπαθήσουμε να την παρουσιάσουμε συνοπτικά και κατανοητά.

Κάπου στο 1700 ο Δανός αστρονόμος Ole Roemer έφτιαξε θερμόμετρα από γυάλινους σωλήνες μέσα στους οποίους νερό συστελλόταν και διαστελλόταν. Θεώρησε σημαντικό στην κλίμακά του να αντιπροσωπεύονται η φυσιολογική θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος, καθώς και η χαμηλότερη θερμοκρασία που μπορούσε να πετύχει στο εργαστήριό του για μείγμα νερού και πάγου. Για να την πετύχει αυτή πρόσθεσε αλάτι στο μείγμα. Τελικά, η κλίμακα του Roemer είχε 0 βαθμούς σε αυτή την ελάχιστη θερμοκρασία, 7.5 βαθμούς στην πήξη του νερού, 22.5 στην θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος και 60 στον βρασμό του νερού.

Στα μέσα του 18ου αιώνα ο Γερμανός Daniel Gabriel Fahrenheit, χρησιμοποίησε υδράργυρο αντί για νερό, κάνοντας τα θερμόμετρά του πιο ακριβή.

Εκμεταλλεύτηκε το γεγονός, πολλαπλασιάζοντας την κλίμακα του Roemer με το 4.

Πλέον, η ελάχιστη θερμοκρασία νερού-πάγου παρέμεινε στο 0, όμως η πήξη του νερού γίνεται στους 30 βαθμούς, η θερμοκρασία τους ανθρώπινου σώματος είναι 90 βαθμοί, και ο βρασμός του νερού επιτυγχάνεται στους 240 βαθμούς.

Χρειάστηκαν όμως κάποιες ακόμη διορθώσεις: Ο Φαρενάιτ συνειδητοποίησε ότι η θερμοκρασία του ανθρωπίνου σώματος ήταν υψηλότερη από τους 90 βαθμούς, οπότε την «ανέβασε» στους 96.

Σήμερα πλέον ως φυσιολογική θερμοκρασία ορίζεται αυτή των 98.6 βαθμών Φαρενάιτ. Την αλλαγή αυτή ακολούθησε η «άνοδος» της θερμοκρασίας πήξης τους νερού από 30 σε 32 βαθμούς.

Στη συνέχεια η θερμοκρασία βρασμού πήγε στους 212 βαθμούς, φτάνοντας τελικά στα 3 σημεία που ορίζουν την κλίμακα Φαρενάιτ σήμερα: 32 βαθμοί στο σημείο πήξης του νερού, 98.6 στη φυσιολογική θερμοκρασία του ανθρωπίνου σώματος, και 212 στο σημείο βρασμού του νερού.

Και πώς μπορούμε να δούμε πόσους Φαρενάιτ είναι οι x βαθμοί Κελσίου ή αντίστροφα; Οι παρακάτω 2 απλές σχέσεις αρκούν για την μετατροπή: