Daniel Gabriel Fahrenheit – lämpömittarin kehittäjä ja Fahrenheit-aste
Daniel Gabriel Fahrenheit – lämpömittarin kehittäjä: tarina tarkasta mittauksesta, elohopean käytöstä ja Fahrenheit-asteen synnystä.
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) oli saksalainen fyysikko ja mittalaitteiden kehittäjä, joka tuli tunnetuksi erityisesti tarkkojen lämpömittareiden valmistajana. Hän syntyi Gdańskissa (silloisessa Danzigissä) ja toimi pitkään Alankomaissa, missä hän kehitti lasintyöstön ja tiivistystekniikoiden avulla entistä luotettavampia mittalaitteita. Fahrenheit-aste on nimetty hänen mukaansa.
Fahrenheitin lämpömittarit ja asteikko
Fahrenheit oli ensimmäisiä, joka pystyi mittaamaan lämpötilaa toistettavasti ja tarkasti. Aluksi hänen lämpömittarinsa käyttivät etyylialkoholia, mutta kun hän luki Guillaume Amontonsin artikkelin elohopean käytöstä barometreissä, hän siirtyi käyttämään elohopeaa lämpömittareissaan. Elohopean etuna olivat suurempi tiheys ja laajempi käyttöalue verrattuna alkoholipohjaisiin laitteisiin.
Fahrenheit esitteli 1700-luvun alussa oman asteikkonsa. Hän kalibroi lämpömittarinsa käyttämällä muutamaa helposti toistettavaa kiintopistettä: 0 °F määritettiin seokselle, jonka hän pystyi tuottamaan helposti (suolaa, jäätä ja vettä), 32 °F vastasi sulavan jään lämpötilaa ja noin 96 °F oli hänen mukaansa ihmisen ruumiinlämmön likiarvo. Myöhemmin asteikko normalisoitiin siten, että veden kiehumispiste on 212 °F ja jäätymispiste 32 °F. Käytännössä nykyinen muunnos Celsius-asteikolle on
F = C × 9/5 + 32,
josta näkyy, miten Fahrenheit- ja Celsius-asteikot liittyvät toisiinsa.
Tutkimukset ja löydökset
Vuonna 1721 Fahrenheit havaitsi, että vettä voidaan jäähdyttää jäätymispisteen alapuolelle muuttumatta välittömästi jääksi. Tämä ilmiö, alijäähtyminen eli superjäähtyminen, oli tärkeä havainto nesteiden käyttäytymisestä ja osoitti, että nesteet voivat pysyä nestemäisinä olosuhteissa, joissa niiden odotettaisiin jäätyvän.
Muut laitteet ja menetelmät
Fahrenheit kehitti myös useita muita mittalaitteita ja menetelmiä, kuten hydrometrin, pyknometrin ja hypsobarometrin. Hydrometri on laite, jolla mitataan nesteen suhteellista tiheyttä (tai spesifiistä painoa), pyknometri on tiheysmittausastia pienille tilavuuksille ja hypsobarometri (tai hypsometri) on laite, joka mittaa ilmakehän painetta tai korkeutta usein käyttämällä kiehumispisteen muutosta korkeuden funktiona. Näillä laitteilla oli merkitystä niin luonnontieteellisissä kokeissa kuin kaupallisissa ja teollisissa sovelluksissa.
Ura ja perintö
Fahrenheitin työ paransi mittausten tarkkuutta ja toistettavuutta, mikä oli tärkeää tieteelliselle tutkimukselle ja edesauttoi fysikaalisten suureiden vakiointia. Hänet valittiin myös kunniajäseneksi Royal Societyyn. Fahrenheitin kehittämä elohopealämpömittari ja hänen nimeään kantava asteikko jäivät laajaan käyttöön, ja Fahrenheit-aste on yhä yleinen muun muassa Yhdysvalloissa.
Yhteenvetona: Daniel Gabriel Fahrenheit oli merkittävä mittaustekniikan kehittäjä, joka toi lämpötilan mittaamiseen tarkkuutta ja luotettavuutta. Hänen keksintönsä ja havainnot vaikuttavat edelleen mittaustapojen ja instrumenttien kehitykseen.
Daniel Gabriel Fahrenheit
Muistolaatta Den Haagissa, jonne hänet on haudattu.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Kuka oli Daniel Gabriel Fahrenheit?
A: Daniel Gabriel Fahrenheit oli saksalainen fyysikko, joka työskenteli Alankomaissa ja tuli tunnetuksi valmistamistaan tarkoista mittalaitteista.
K: Mikä on Fahrenheit-aste?
V: Fahrenheit-aste on lämpötilan mittayksikkö, joka on nimetty Daniel Gabriel Fahrenheitin mukaan.
K: Mitä ainetta Fahrenheit käytti alun perin lämpömittareissaan?
V: Fahrenheit käytti lämpömittareissaan alun perin etyylialkoholia.
K: Miten Fahrenheit sai idean käyttää elohopeaa lämpömittareissaan?
V: Fahrenheit sai idean käyttää elohopeaa lämpömittareissaan luettuaan Guillaume Amontonsin artikkelin elohopean käytöstä barometreissä.
K: Mihin lämpötilaan Fahrenheit kalibroi elohopealämpömittarinsa?
V: Fahrenheit kalibroi elohopealämpömittarinsa kylmään lämpötilaan, jonka hän pystyi tuottamaan helposti, eli suolaveden jäätymispisteeseen.
K: Mitä Fahrenheit havaitsi vedestä vuonna 1724?
V: Fahrenheit havaitsi vuonna 1724, että vettä voidaan alijäähdyttää jäätymispisteensä alapuolelle muuttumatta jääksi.
K: Mitä muita mittalaitteita Fahrenheit kehitti?
V: Lämpömittareidensa lisäksi Fahrenheit kehitti myös hydrometrin, pyknometrin ja hypsobarometrin.
Etsiä