Scala Fahrenheit

In questo appunto viene descritta la celebre scala nota come Scala Fahrenheit, che è stata messa a punto e creato da Daniel Gabriel Fahrenheit. Si descrivono anche altri concetti correlati alla celebre scala di Fahrenheit, come per esempio il termometro, l'esperimento sull'ebollizione dell'acqua, la termometria, la scala termometrica.

Biografia di Daniel Gabriel Fahrenheit

Daniel Gabriel Fahrenheit fu un fisico tedesco nato a Danzica nel 1686 e morì il 16 settembre del 1736 a l’Aia; nonostante fosse nato in Polonia è considerato un fisico tedesco e l’inventore di strumenti scientifici.

Fu figlio di un negoziante di Danzica, partì giovanissimo per Amsterdam per dedicarsi al commercio, ma preferì darsi alla fabbricazione di apparecchi di fisica, vivendo ora in Olanda, ora in Inghilterra. Avendo appreso come soffiare il vetro, costruì areometri e termometri ad alcool nel 1709. Introdusse la scala termometrica che porta il suo nome, ovvero la Scala Fahrenheit che è ancora la scala utilizzata negli Stati Uniti. Passò la maggior parte della sua vita nei Paesi Bassi dove si è dedicato completamente allo studio della fisica, cercando di elaborare strumenti meteorologici più precisi possibili dei suoi tempi. Nel 1715, sostituendo l’alcool con il mercurio, diede al termometro la sua forma definitiva.
Fahrenheit ha pubblicato un documento in cui espose la sua scala (la scala Fahrenheit) nella rivista Philosophical Transactions nel 1724. Nello stesso anno, Fahrenheit è stato inserito nella Royal Society, l'accademia nazionale delle scienze del Regno Unito. Il sistema di misurazione di Fahrenheit, a volte indicato come parte del sistema imperiale, ha viaggiato per il mondo con l'Impero britannico.

Il termometro

L'alcol fu il primo liquido impiegato per indicare i gradi, destinati a rappresentare i millesimi del volume del bulbo, furono contrassegnati con Gabriel Daniel Fahrenheit. Nel concepire una scala (nota come scala Fahrenheit) per il suo termometro, Fahrenheit scelse come zero la temperatura più bassa ottenibile con una miscela di ghiaccio e sale comune, e precedentemente ha proposto di dividere l'intervallo tra questa temperatura e quella del limite del calore che si trova nel sangue di un uomo sano, in 12 divisioni, aumentando successivamente il numero a 96, puramente come misura arbitraria di convenienza.

L'esperimento sull'ebollizione dell'acqua

Fahrenheit aveva anche dimostrato che l'acqua pura mentre gelava in presenza di ghiaccio puro dava sempre la stessa lettura sul suo termometro. Inventò il termometro a mercurio che gli permise di ottenere la costanza del punto di ebollizione dell’acqua, un rapporto di cui aveva letto in History of the Sciences, pubblicata dall'Accademia reale di Parigi. Questi due punti sul suo termometro che in seguito furono pienamente riconosciuti come punti fissi, sono stati osservati rispettivamente alla trentaduesima e alla duecento ventunesima divisione. Il suo termometro doveva avere un alesaggio piuttosto uniforme per aver osservato 212 ° come punto di ebollizione dell'acqua, ma non totalmente preciso.
Infatti la temperatura del sangue di un uomo sano era stata osservata di 96°, da egli stesso, mentre ora è nota come di 2 o 3 gradi più alta.

Il concetto di termometria

E’ parte della fisica che si occupa della misura della temperatura e dei metodi e degli apparecchi utilizzati per tale misura.

La scala termometrica

La cosiddetta scala Fahrenheit, avente un intervallo di 180° tra i punti di congelamento e di ebollizione dell'acqua, entrò rapidamente in uso generale, e ancora mantenuto nella maggior parte dei paesi di lingua inglese come il più conveniente, in particolare per il lavoro meteorologico, a causa dei piccoli gradi.
Viene definita scala di temperatura definendo una relazione t= f(x), che sia in grado di legare la temperatura ad una grandezza termometrica x con il volume apparente di una determinata massa liquida come ad esempio il mercurio, l’alcool, ecc…; nei termometri a gas che vengono usati oggi è l’elemento della pressione a volume costante di una massa gassosa.

Scala Fahrenheit

Nella scala Fahrenheit (usata nei paesi di lingua inglese) al punto di fusione del ghiaccio (0°) corrispondono 32 °Fahrenheit , il cui simbolo è F, e al punto di ebollizione dell’acqua (100°) corrispondono 212 °F.
La temperatura t in gradi centesimali e la corrispondente temperatura f in gradi Fahrenheit sono legati quindi dalla relazione t = 5 / 9 (f - 32).

Dopo Fahrenheit

Durante il secolo successivo a Fahrenheit il termometro a mercurio in vetro divenne uno strumento di utilità precisa e mezzo base riconosciuto per misurare le temperature.
I principi della termodinamica non erano ancora ben stabiliti, si estendeva molto oltre le informazioni fornite dalle leggi di Robert Boyle e di J.Charles, che anticipò JL Gay-Lussac.
Nessun successo materiale è stato ottenuto nell’uso sperimentale di un termometro a gas e le misurazioni sono state limitate all’intervallo del termometro a mercurio graduato da -40° a 300° centigradi.
Il limite inferiore è stato determinato dal congelamento del mercurio a -39,87°C, cioè 675° F. I termometri di quel tempo dovevano essere mantenuti ben al di sotto di questa temperatura, perché all’interno del termometro nello spazio capillare sopra il mercurio non c’era il gas sotto pressione, che molti anni dopo si troverà nei termometri, per impedire al mercurio di bollire e di distillarsi nel capillare.
Il limite superiore non fu mai influenzato dall’“ammorbidimento” del vetro sottoposto al colore, poiché avrebbe resistito ad una temperatura di circa 400° C.
Tuttavia, solo pochi Paesi oggi usano ancora Fahrenheit per misurare la temperatura. Gli Stati Uniti ed i suoi territori, insieme a Bahamas, Palau, Belize, Isole Cayman, Stati Federati di Micronesia e Isole Marshall, sono rimasti fedeli alla scala della temperatura, nonostante il resto del mondo si sia spostato sulla scala Celsius.

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