Puncte fixe termometrice

Era nevoie să fie definite „puncte fixe” de referinţă, adică fenomene fizice care să fie folosite ca repere termometrice întrucât se produc întotdeauna la aceeaşi temperatură. Fără puncte fixe credibile era imposibil să se creeze o scară de temperatură semnificativă, iar fără puncte fixe care să fie folosite de toţi producătorii de termometre, nu erau mari speranţe să se realizeze o scară standardizată.

Cuvintele lui Fludd [1] „... termometrul a devenit o armă puternică în lupta dintre Adevăr şi Fals” au fost profetice. În cursul secolului al şaptesprezecelea şi în prima parte a secolului al optsprezecelea, a existat o abundenţă de propuneri de puncte fixe, fără să se ajungă însă la un consens clar asupra celor mai bune. Tabelul 1.1 [4] prezintă o sinteză a punctelor fixe folosite de savanţii cei mai respectabili până spre sfârşitul secolului al optsprezecelea. Unele dintre cele mai amuzante propuneri sunt scările de temperatură promovate de Robert Boyle (1627-1691), care folosea coagularea uleiului de anason ca punct fix inferior sau de Joachim Dalencé (1640-1707?), care folosea punctul de topire al untului ca punct fix superior. Dar chiar şi acestea reprezentau o îmbunătăţire faţă de propunerile anterioare, precum căldura cea mai intensă din timpul verii, folosită în construcţia termometrelor la Accademia del Cimento. Chiar marele Isaac Newton (1642-1727) a făcut, se pare, o alegere lipsită de înţelepciune utilizând, ca punct fix în scara sa de temperatură din 1701, căldura sângelui, adică temperatura corpului uman.

Autorul propunerii	Anul	Puncte fixe*
Sanctorius	1600	Flacăra lumânării şi zăpada
Accademia del Cimento	1640?	Frigul cel mai sever din timpul iernii şi căldura cea mai intensă din timpul verii
Otto von Guericke	1660?	Primul îngheţ din timpul nopţii
Robert Hooke	1663	Solidificarea apei distilate
Robert Boyle	1665?	Coagularea uleiului de anason sau solidificarea apei distilate
Christiaan Huygens	1665	Fierberea apei sau solidificarea apei
Honoré Fabri	1669	Zăpada şi căldura cea mai intensă din timpul verii
Francesco Eschinardi	1680	Topirea gheţii şi fierberea apei
Joachim Dalencé	1688	Solidificarea apei şi topirea untului
Edmond Halley	1693	Pivniţe adânci şi fierberea alcoolului
Carlo Renaldini	1694	Topirea gheţii şi fierberea apei
Isaac Newton	1701	Topirea zăpezii şi căldura sângelui
Guillaume Amontons	1702	Fierberea apei
Ole Rømer	1702	Amestec gheaţă/sare şi fierberea apei
Philippe de la Hire	1708	Solidificarea apei şi pivniţele Observatorului din Paris
Daniel Gabriel Fahrenheit	1720	Amestec gheaţă/apă/sare şi amestec gheaţă/apă şi temperatura corpului sănătos
John Fowler	1727	Solidificarea apei şi cea mai caldă apă suportată de mâna care o ţine totuşi
R. A. F. de Réaumur	1730	Solidificarea apei
Joseph-Nicholas de l’Isle	1733	Fierberea apei
Anders Celsius	1741	Topirea gheţii şi fierberea apei
J. B. Micheli du Crest	1741	Pivniţele Observatorului din Paris şi fierberea apei
Encyclopaedia Britannica	1771	Solidificarea apei şi coagularea parafinei
*„şi” indică un sistem de două puncte fixe

În 1661, Sir Robert Southwell, care a devenit ulterior preşedintele Societăţii Regale din Londra, a revenit dintr-un Grand Tour pe continent cu un termometru cu alcool florentin. Robert Hooke, care la acea vreme era curator al Societăţii Regale, a modificat proiectul italienilor, a introdus în alcool un colorant roşu adecvat şi s-a apucat să constituie o scară [3]. Hooke şi-a publicat metoda în 1664, în lucrarea sa Micrographia. În această lucrare el a arătat cum se pot face termometre comparabile fără ca dimensiunile să fie riguros aceleaşi, aşa cum se încercase la Accademia din Florenţa. Hooke a conceput o metodă bazată pe creşteri egale de volum pornind de la punctul de solidificare al apei şi a produs o scară în care fiecare grad era echivalent cu o variaţie de aproximativ 1/500 din volumul de lichid al termometrului (ceea ce echivalează cu aproximativ 2,4 ºC). Scara se întindea de la –7 grade, pentru vremea cea mai rece, până la +13 grade, pentru temperatura cea mai ridicată din timpul verii. Această scară a fost diseminată pe diferite termometre, care au fost etalonate în raport cu originalul conservat de Societatea Regală care, la rândul său, fusese etalonat prin metoda lui Hooke. Acest prim termometru, cunoscut ca etalonul din Gresham College, a fost utilizat de Societatea Regală până în anul 1709. Primele arhive meteorologice au început să fie păstrate plecând de la observaţiile făcute cu termometre ce reproduceau această scară. În jurnalul lui Robert Hooke, ţinut la Gresham College din martie 1672 până în aprilie 1673 şi în cel al lui John Locke, ţinut din decembrie 1669 până în ianuarie 1675, găsim temperaturile măsurate în diferite momente ale acestor perioade. Pentru cele unsprezece zile în care amândoi au făcut măsurări de temperatură, diferenţa între valorile raportate nu depăşeşte 4 ºC iar valorile medii sunt în concordanţă cu puţin peste 1,5 ºC. Aceasta se petrecea înainte de naşterea lui Fahrenheit, Réaumur şi Celsius şi la numai zece ani după ce primul termometru etanş cu alcool fusese adus în Anglia.

În numai cincisprezece ani, termometria trecuse de la o stare de ignoranţă aproape totală la o stare în care începuseră să fie ţinute înregistrări meteorologice semnificative. Conceptul de scară se născuse, dar nu se ştia mare lucru despre dependenţa scării de proprietăţile fluidului termometric. Pentru asta a trebuit să se aştepte până în vremea lui Réaumur care a înţeles în 1739 [3] că scările termometrelor cu alcool şi ale termometrelor cu mercur sunt diferite din cauză că aceste fluide nu se dilată la fel. Nu e limpede dacă el a fost promotorul ideii că ar putea exista un anumit fluid ideal care, folosit la construcţia unui termometru, ar da o temperatură „mai absolută”, într-un anumit sens, decât indicaţia furnizată de alcool sau mercur.

Trebuie, de asemenea, să menţionăm numele lui C. Renaldini din Padova, cel care, se pare, în anul 1693, a introdus pentru prima dată ideea folosirii celor două puncte fixe de temperatură: „topirea gheţii” şi „fierberea apei”. El a împărţit intervalul dintre ele în 12 părţi egale.

În acelaşi an, Edmond Halley experimenta termometre cu mercur, dar nu se ştie cine a folosit pentru întâia oară această substanţă termometrică.