Termometre

812

Günümüzde termometre olarak tarif ettiğimiz cihazın belki de en ilkel ilk hali ünlü İtalyan fizikçi Galileo tarafından 1593 yılında icat ettiği, bir şeyin ne kadar sıcak veya soğuk olduğunu gösteren cihazdı. Ancak bir aletin termometre olması için bu aletin sıcaklık farklarını ölçmesi de gerekir. Bu alet geliştirilmeye gerek duyuyordu.

Hayvan hareketlerini gözlemleyerek tıp alanında çalışan İtalyan hekim Santorio Santorio, 1602’de bu çalışmaları ilk kullanan kişiydi. Aslında tıp başta olmak üzere bilimsel birçok alanda, bugün Galileo’nun icadını Termoskop* (Thermoscope), Santorio’nun icadını ise Termometre olarak kabul etmektedir. Ancak Santorio’nun bu yeni aleti sadece bir hava termometresiydi. O yıllarda değişen hava basıncının termometre üzerinde yaptığı etkiyi tam olarak anlamamız mümkün olmadığından, doğruluğu yeterliydi diyemeyiz.

1654 yılında Toskana Büyük Dükü Ferdinand II, sıvılı termometre içeren bir cihaz geliştirdi. Termometresinde önemli fark alkol dolgusu vardı. Bu gelişme, termometrenin hatalı olması ve standart bir ölçek bulunmaması nedeniyle kabul görmedi.

Newton Denemeleri

Newton, yaşadığı dönemde ısı ölçümüyle ilgili birçok deney yapmış ünlü bir bilim insanıdır. 1701 yılında, belirli bir miktar sıvı içeren cam tüpleri kullanarak ölçüm modellemeleri yapan birisi, aşağıdan yukarıya doğru işaretlemeler gerçekleştirdi; bazı cam tüplerinde yağ kullanmasına rağmen, alkol, ispirto ve cıva gibi farklı denemeler de yaptı. Newton’un en düşük değer kabulü suyun donma derecesi olan 0°C, en yüksek ise insan vücut ısısı olan 37°C olmuştu. Bu iki ısı arası ise Newton tarafından derecelendirilecekti.

O dönemde, bu değerler henüz günümüzdeki gibi adlandırılmıyordu; yani, 0 (sıfır) yerine suyun donma ısısı olarak ifade ediliyordu ve tam bir tanımlama yapılmamıştı. Yıllar sonra 1714‘te Prusyalı Daniel Fahrenheit bu konuda çalışmaları ilerlettiğinde tanımlamalar ile birlikte ölçme biçimleri de değişecekti.

Fahrenheit Denemeleri

1686 yılında Prusya’da doğan Alman fizikçi Daniel Gabriel Fahrenheit, İngiltere ve Hollanda başta olmak üzere yurt dışındaki gezilerinde deneysel fizik araçlarının yapımında bilgi sahibiydi.

1710’da geliştirdiği ısı ölçen alet, soğuk karışımın başlangıç ve bitiş noktalarını sıcaklık ölçümünde kullanmıştır. Suyun donma noktasını 32 °F olarak ve kaynama noktasını 212 °F saptamıştır.

Geçen yıllar içeresinde belirleyici sıvı olarak ispirto yerine cıva kullanmaya başlamıştır. Cıvayı ilk kullanan bilim insanı da kendisi olmuştur (yani Isaac Newton‘dan da önce). 1720 yılından sonra sadece cıva kullanarak aleti geliştirmeye devam etmiştir. Gelişmiş cam teknikleri ve cıvanın daha öngörülebilir genişlemesiyle daha doğru veri sağlayan bir termometre geliştirdi.

1714 yılında Fahrenheit, termometresi için ilk standart sıcaklık ölçeğini tasarlamak için yeni keşfettiği sabit noktaları kullandı. Fahrenheit, suyun donma ve kaynama noktalarını 180 dereceye ayırdı. 32, alt sabit nokta için rakam olarak seçildi, çünkü bu, laboratuvarında üretebileceği olası en düşük sıcaklıkları ölçerken bile sıfırın altına düşmeyecek bir ölçek üretti.

Daha sonra, Fahrenheit İngiltere’de Royal Society üyeliğine seçildi. Maddenin kaynama noktasının hava basıncıyla değişiklik gösterebildiğini keşfetti. 1721’de suyun aşırı soğuma özelliğini keşfetti. 1724’te ise tuz eklenmiş suyun donma ve kaynama sıcaklıklarındaki farklılığı keşfetti.

Bu ölçeklendirme kısmen değişikliğe uğrayarak günümüzde halen bazı ülkelerde kullanılmaktadır. Zaman ilerledikçe başka bilim insanları da ölçüleme ile ilgili çalışmalarını geliştirmeye devam ediyor ve yeni tanımlamalar ısının tarifi için kullanılıyordu. 1731 yılında Fransız René Antoine Ferchauld de Réamur, ısı ölçümü ile ilgili yepyeni bir fikir ortaya atarak, suyun donma noktasının 0° ve kaynama noktasının 80° olduğu bir termometre ölçeği önerdi. Réamur ölçeği olarak adlandırılan bu ölçekleme bugün artık kullanılmamaktadır. Fahrenheit’ın çağdaşı İsveçli bilim insanı Anders Celsius, hepimizin aklına ilk gelen (°C) kahramandır.

Anders Celsius Denemeleri

Astronomi profesörü bir baba tarafından yetiştirilen 1701 doğumlu Anders Celsius, 1742’de suyun donma ve kaynama noktalarını 100 dereceye bölen bir termometre ölçeği tasarladı.

Celsius, suyun kaynama noktası için 0 dereceyi ve donma noktası için 100 dereceyi seçti. Bir yıl sonra, Fransız Jean Pierre Cristin, bugünkü santigrat ölçeğini (0°C donma, 100°C kaynama) Celsius’un tersine çevirerek oluşturdu.

1948’deki uluslararası anlaşma, Cristin’in uyarlanmış ölçeğini Celsius olarak belirledi ve bu ölçek bugün hala kullanılmakta, o cihaz zaman içerisinde daha da geliştirilerek bugün evlerimizde kullandığımız termometreye dönüştü. 1848 yılında Sir William Thomson, Largs’tan Baron Kelvin, İskoçya’dan Lord Kelvin, moleküler hareketin durduğu yerde sıfır derecenin teorik olarak mümkün olan en düşük sıcaklık olduğu mutlak sıcaklık ölçeğini önerdi. Kelvin, 1 Kelvin derecesini bir Celsius’a eşit olarak tanımladı. 1967’den beri basitçe Kelvin (K) olarak bilinmektedir.

Çevrim Formülleri

Bunu dilerseniz birkaç örnekle anlatalım, böylesi daha faydalı olacaktır.

Örnekler;

Soru 1: Kelvin’de 30°C nedir?

Çözüm:

Santigrattan Kelvin’e sıcaklık dönüşüm formülü, K = C + 273.15’tir.

K = 30 + 273,15 K = 303.15

Soru 2: 50°C’yi °F’ye çevirin.

Çözüm:

Santigrattan Fahrenheit’a dönüştürme formülü şu şekildedir:

°F = °C(9⁄5) + 32

=50 (9/5) + 32

=90 + 32

=122

Bu nedenle, 50°C =122°F

Soru 3: 113°F’yi Kelvin’e çevirin.

Çözüm:

Fahrenheit’ten Kelvin’e dönüşüm formülü şu şekildedir:

K = (F − 32) × 5⁄9 + 273.15

=(113 – 32) × (5/9) + 273.15

=81 × (5/9) + 273.15

=45 + 273.15

=318.15

Bu nedenle, 113°F =318.15 K

Kronoloji

1593 Galileo denemeleri

1612 Santorio denemeleri

1654 Sızdırmaz cam içinde sıvı termometre

1701 Newton sıvı dolu cam tüpleri

1714 Fahrenheit termometresi

1731 Réamur ölçeği

1742 Celsius termometresi

1848 Kelvin derecelendirmesi

Bugün bu ısı ölçmeye yarayan cihazın tarihsel yolculuğunu anlatmak istedik. Umarız beğenmişsinizdir.

*Termoskop; Terazisiz bir termometredir, sadece sıcaklık farklılıklarını gösterir, ölçmez veya gelecekte referans olacak şekilde kaydetmez. Termoskop, Venedik’te Galileo’nun da dahil olduğu bir grup bilim adamı tarafından yaygın olarak kullanıldı. O zaman termoskoptan termometrenin yaratılmasına kadar sadece küçük bir adımdı.

@tarihlibilim

Galileo Galilei

Klimanın mucidi

Teleskop keşfediliyor.

Isaac Newton