Габриэль даниэль фаренгейт создатель термометр кратко
Обновлено: 02.07.2024
Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686-1736) был выдающимся физиком и изготовителем инструментов немецкого происхождения. Его основной вклад был связан с созданием первых термометров, которые позволили нам иметь более точный прибор в начале 18 века. Он также выделялся тем, что в 1724 году установил более эффективную температурную шкалу, носящую его имя. Эта шкала действует и сегодня.
Фаренгейт провел большую часть своей жизни в Нидерландах как физик и инженер, хотя стеклодувом он тоже не работал. Его интерес к науке побудил его изучать и узнавать больше о физике вещей. Хотя это было ненормально для тех, кто делал инструменты, вклад Фаренгейта привел его к вступлению в Королевское общество.
Представление Дэниела Фаренгейта. Источник:, через Wikimedia Commons.
Сегодня шкала Фаренгейта все еще используется в некоторых частях мира. Самое известное место - Соединенные Штаты.
биография
Даниэль Габриэль Фаренгейт родился 24 мая 1686 года. Он родился в Данциге, области, которая раньше была частью Германии, но теперь считается Гданьском, городом на территории современной Польши.
Родителями физика были Даниэль и Конкордия Фаренгейт. Пара умерла, когда Дэниелу было всего 15 лет, и это произошло из-за употребления в пищу ядовитых грибов.
Хотя у Даниэля и Конкордии было 10 детей, только пятеро достигли совершеннолетия. Из этих пяти братьев Даниэль Габриэль был старшим. После смерти родителей Фаренгейт начал обучение, чтобы стать купцом в Голландии. Его другие четверо братьев и сестер были размещены в приемных семьях.
Очевидно, он получил имя Даниэль от своего отца, а Габриэль от своего прадеда по материнской линии.
Есть некоторые расхождения относительно даты вашего рождения. Некоторые источники утверждают, что он родился 14 мая. Проблема заключалась в том, что в то время в Англии правил календарь, отличный от того, который использовался в Гданьске.
Англичане использовали юлианский календарь до 1752 года, а в Польше григорианская реформа была принята с 1582 года.
Исследования
Фаренгейт переехал в Амстердам в 1708 году, чтобы учиться у торговца, который обучал его бухгалтерскому учету. Там он впервые встретил флорентийский термометр; Этот термометр был прибором, который был создан в Италии почти 60 лет назад, в 1654 году, герцогом Тосканского.
На этом этапе он решил навестить Оле Кристенсена Рёмера, датского астронома, за которым он смог наблюдать в процессе измерения некоторых термометров.
Это событие пробудило любопытство Фаренгейта, который решил заняться производством термометров. Решение имело некоторые последствия. Немец был вынужден отказаться от своего ученичества в качестве бухгалтера, и голландские власти выдали ему ордер на арест.
Из-за этой ситуации Фаренгейт провел несколько лет, путешествуя по Европе и встречаясь с разными учеными.
Через несколько лет он смог вернуться в Амстердам и оставался в Голландии до конца своей профессиональной и личной жизни.
Изобретение термометра
Хотя термометры уже существовали, ни один из этих приборов в то время не был очень точным. Два термометра никогда не показывали одинаковую температуру, хотя и измеряли одно и то же явление.
Это произошло потому, что тип жидкости, которая будет использоваться в термометрах, не был определен повсеместно. Не было установлено и универсальной шкалы.
Например, производители флорентийских термометров отметили самую низкую шкалу своих термометров для самого холодного дня во Флоренции. Со своей стороны, самый жаркий день служил для установления наивысшего значения на шкале.
Эта процедура была ошибкой, потому что температуры менялись на протяжении многих лет, поэтому не было двух термометров с одинаковыми температурами.
Эта проблема влияла на работу Фаренгейта в течение нескольких лет, пока он не сделал спиртовой термометр, который был более точным. Это произошло в 1709 году; Затем его эксперименты привели к созданию ртутного термометра, также известного как серебряный, который родился в 1714 году.
Эти термометры также использовали шкалу Фаренгейта для выражения температуры. До изменения шкалы Цельсия шкала Фаренгейта широко использовалась в Европе, хотя она все еще используется в Соединенных Штатах для ежедневных измерений, а также на таких территориях, как Пуэрто-Рико или Белиз.
Процесс, который он использовал для изготовления своих термометров, не был обнародован в течение первых 18 лет. Это считалось коммерческой тайной.
Первое устройство
Первые термометры, сделанные Фаренгейтом, имели внутри столбик спирта. Этот спирт расширялся и сжимался из-за температуры. Дизайн был разработан датским астрономом Оле Кристенсеном Рёмером в 1708 году; дизайн, за которым Фаренгейт тщательно следил.
Рёмер использовал алкоголь (который на самом деле был вином) в качестве жидкости и установил два эталона. Он выбрал 60 градусов в качестве температуры кипящей воды и 7,5 градусов в качестве температуры, необходимой для таяния льда.
Фаренгейт изобрел другую температурную шкалу для своих спиртовых термометров, состоящую из трех точек.
Благодаря тому, что эти устройства показали высокий уровень согласованности между собой, чего раньше не случалось, Кристиан Вольф посвятил изобретению целую статью в одном из самых важных журналов того времени. И все это путем анализа двух термометров, доставленных ему в 1714 году.
Важность ртути
Со временем компания Fahrenheit решила заменить спирт в своих термометрах на ртуть. Причина заключалась в том, что скорость расширения ртути оказалась более постоянной, чем у спирта, и поэтому ртуть можно было использовать для измерения более широких диапазонов температур.
Затем Фаренгейт пришел к выводу, что Исаак Ньютон уже делал в прошлом. Он понимал, что точнее основывать измерения термометра на веществах, которые постоянно меняют свою температуру, а не в более или менее жаркие дни.
Эти достижения противоречили устоявшимся представлениям того времени. Некоторые ученые считали, что ртуть нельзя использовать в термометрах, потому что у нее низкий коэффициент расширения.
Шкала Фаренгейта
Со временем он усовершенствовал шкалу, которая использовалась для измерения температуры. Первым шагом было исключить температуру тела как фиксированную точку на термометрах. Шкала доведена до точки замерзания и кипения.
О том, как Фаренгейт установил значения своей шкалы, стало известно из статьи, опубликованной им в 1724 году.
Фаренгейт объяснил, что самая низкая температура была достигнута при приготовлении охлаждающей смеси, состоящей из льда, воды и хлорида аммония (который представляет собой не что иное, как соль). Когда эта смесь стабилизировалась, использовали термометр до тех пор, пока жидкость не отметила самую низкую возможную точку. Полученное значение было принято за нулевой градус по шкале Фаренгейта.
Второй критерий был достигнут, когда показания были получены на термометре, который был помещен в воду и лед был только на поверхности.
Последняя отметка - 96 градусов - была получена при помещении термометра под руку или в рот.
Эта шкала претерпела некоторые изменения после смерти Фаренгейта. 213 градусов были приняты за точку отсчета для точки кипения воды, а 98,6 градусов были за точку отсчета для значения, которое должно иметь человеческое тело, заменив 96 градусов, которые были установлены в прошлом.
Эта шкала до сих пор используется в Соединенных Штатах, а также в некоторых англоязычных странах.
Вклад в науку
Помимо важности, которую Фаренгейт имел для разработки более эффективных термометров и создания более эффективных шкал, физик также внес и другой вклад в науку. Например, он был первым, кто показал, что точка кипения жидких элементов может изменяться в зависимости от атмосферного давления.
Фаренгейт предложил использовать этот принцип при создании барометрических устройств.
Другой его вклад связан с созданием прибора для перекачивания жидкостей. Это было особенно важно для осушения низин в Голландии.
Он также создал гигрометр, который использовался для измерения влажности.
Все эти достижения показывают, что его сила заключалась в его роли производителя. Кроме того, эффективность его изобретений заставила его искать новые инструменты для решения научных проблем, которые возникали с течением времени.
По этой причине он работал, чтобы иметь возможность измерить расширение стекла, оценить поведение ртути и спирта в качестве измерителей температуры. Он также изучил влияние атмосферного давления и сумел установить плотности некоторых веществ.
Его вклады были не очень или очень шумными за пределами шкалы Фаренгейта и термометров, но он был важен в курсе экспериментальной физики в 18 веке.
Опубликованные работы
Его библиографический вклад был не очень обширен. В том же году, когда его приняли в Королевское общество, он написал свои единственные рукописи. Всего было пять коротких статей, написанных на латыни и опубликованных в журнале The Philosophical Transactions.
Смерть
Смерть Фаренгейта наступила очень рано. Физик умер в Гааге, Голландия, 16 сентября 1736 года, когда ему было всего 50 лет. Его похороны произошли в том же городе, где он умер.
Ему не было известно о браке, и он оставался профессионально активным до последних дней своей жизни. О причинах его смерти известно немного. Утверждалось, что это произошло из-за отравления ртутью в результате всех его экспериментов и работ.
ИЗОБРЕТАТЕЛЬ ТЕРМОМЕТРА ДАНИЭЛЬ ГАБРИЭЛЬ ФАРЕНГЕЙТ
Даниель Габриель Фаренгейт (нем. Daniel Gabriel Fahrenheit) - немецкий физик, изобретатель ртутного термометра. Родился в семье купца Даниеля Фаренгейта и его жены Конкордии 24 мая 1686 года в Данциге (ныне — Гданьск, Польша).
Его отец был богатым торговцем, но его родители впезапно умерли в один и тот же день 14 августа 1701 года. Даниэлю было всего 15 лет, оставшись круглым сиротой, он направился в Амстердам, где поступил в магазин обучаться коммерции. Мальчик изучал премудрости торговли в течение 4-х лет, но его заинтересовало создание научных инструментов.
Даниель Фаренгейт много путешествовал по Европе, наблюдал за работой ученых и создателей инструментов в других областях, был знаком с выдающимися учеными того периода, например в Готфридом Лейбницем. Изучал физику в Германии, Голландии и Англии. Много времени он провел в Англии, где он стал членом Королевского общества.
В историю мировой науки Фаренгейт вошел как создатель первого в мире стеклянного ртутного термометра и температурной шкалы, носящей теперь его имя.
Первый в мире термометр изобрел Галилео Галилей еще в XVI веке. Изобретение Галилея не было термометром в медицинском смысле: он был громоздким, наполненным водой, у него не было шкалы измерения. Но он показывал главное: объем зависит от температуры, и это можно использовать.
Единица измерения температуры градус Фаренгейта (°F) была названа в его честь. Шкала Фаренгейта до сих пор применяется во многих англоязычных странах, хотя постепенно уступает место стоградусной шкале Цельсия.
Помимо изготовления термометров, Фаренгейт занимался усовершенствованием барометров и гигрометров. Исследовал также зависимость изменения температуры кипения жидкости от атмосферного давления и содержания в ней солей, обнаружил явление переохлаждения воды, определил температуру смесей горячей и холодной воды, составил таблицы удельных весов тел.
Умер Фаренгейт в Гааге 16 сентября 1763.
В 1730 году французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр (René Antoine de Réaumur) подверг критике расплывчатые эталонные точки Фаренгейта. Использовав в качестве эталона винный спирт, он принял за один градус расширение жидкости на 1/1000, а за нулевую температуру — таяние водяного льда. По этой шкале вода кипит при 80°. Однако из-за непостоянства концентрации спиртовых растворов измерения получались неточными.
Истинным создателем современного термометра стал шведский астроном Андерс Цельсий (Anders Celsius). В 1842 году он взял за основы точки замерзания и кипения воды, разделив шкалу между ними на 100 градусов.
Долгое время единственным способом измерения температуры тела был стеклянный ртутный термометр. Коэффициент расширения ртути при изменении температуры примерно в 500 раз больше, чем у стекла. Это позволило создать простой и компактный прибор с диапазоном от 34 до 42 градусов Цельсия и шагом деления 0,1°.
Как и другие значительные изобретения человечества, термометр постепенно преображался, соврешенствовался, становился более удобным в пользовании. Менялись шкалы и значение градуса, но принцип ртутного термометра, изобретенный Фаренгейтом оставался неизменным.
ХХ век с его бурным техническим развитием внес свои корретивы. Был изобретен электронный термометр, основанный на другом принципе: вместо изменения объема жидкости — изменение сопротивления проводника. Чем выше температура — тем ниже сопротивление. Чаще всего в качестве проводника используют платину, распыленную на керамику. Эти устройства значительно дороже, требуют элемента питания, а со временем их надо калибровать. Но с другой стороны, они столь безопасны, что для маленьких детей их производятся в виде соски. Еще одним плюсом электронного устройства стало снижение времени измерения с 10 до 1 минуты.
Инфракрасный цифровой термометр — тоже разновидность электронного. Принцип его действия крайне прост: фотодатчик прибора улавливает инфракрасного излучение, которое выделяет или отражает тело. Чем больше объект — тем дальше может быть расстояние между ним и прибором. Измерение температуры в течение одной секунды на лбу, виске или в ухе при минимальном контакте с кожей сделали бы его монополистом термометрии, если бы не высокая стоимость прибора.
Жидкокристаллический термометр имеет вид тонкой полоски, которую надо прикладывать ко лбу. Он работает на основе жидких кристаллов, меняющих цвет под действием температуры. Прибор занимает мало места, не требует батареек, не бьется, измеряет температуру за 15 секунд, доступен по цене и тоже вполне мог бы претендовать на захват рынка, но низкая точность измерений держит его на нишевых позициях.
Даниэль Габриэль Фаренгейт ФРС ( / ˈ ж ær ə п час аɪ т / ; Немецкий: [ˈFaːʁənhaɪt] ; 24 мая 1686 - 16 сентября 1736) [1] был физик, изобретатель, и научный инструмент производитель. Фаренгейт родился в Данциг (Гданьск), тогда преимущественно немецкоязычный город в Поморское воеводство из Речь Посполитая. Позже он переехал в Голландская Республика в возрасте 15 лет, где он провел остаток своей жизни (1701–1736 гг.) и был одной из заметных фигур в Золотой век голландской науки и техники.
Пионер точной термометрии, [2] он помог заложить основы эры точной термометрии, изобретя стеклянный ртутный термометр (первый широко используемый, практичный, точный термометр) и Шкала Фаренгейта (первые стандартизированные шкала температур для широкого использования). [3] Другими словами, изобретения Фаренгейта положили начало первой революции в истории человечества. термометрия (раздел физики, связанный с методами измерение температуры). С начала 1710-х годов до начала электронной эры ртутные стеклянные термометры были одними из самых надежных и точных термометров, когда-либо изобретенных. [4]
Содержание
биография
Фаренгейт родился в Данциге (Гданьск), затем в Речь Посполитая, но большую часть своей жизни прожил в Голландская Республика. Фаренгейты были немцами Hanse купеческая семья, проживавшая в нескольких Ганзейский города. Прадед Фаренгейта жил в Росток, и исследования показывают, что семья Фаренгейтов возникла в Hildesheim. [5] Дед Даниила переехал из Kneiphof в Кенигсберг (современный Калининград) в Данциг и поселился там в качестве купца в 1650 году. Его сын, Даниэль Фаренгейт (отец Даниэля Габриэля), женился на Конкордии Шуман, дочери известной данцигской бизнес-семьи. Дэниел был старшим из пяти детей по Фаренгейту (два сына, три дочери), переживших детство. Его сестра, Вирджиния Элизабет Фаренгейт, вышла замуж за Бенджамина Крюгера и была матерью Бенджамина Эфраима Крюгера, священнослужителя и драматурга. [6]
Даниэль Габриэль начал обучение в качестве торговца в Амстердам после того, как его родители умерли 14 августа 1701 года от еды ядовитые грибы. Однако интерес Фаренгейта к естествознанию побудил его начать исследования и эксперименты в этой области. С 1717 года он путешествовал по Берлин, Галле, Лейпциг, Дрезден, Копенгаген, а также в родной город, где еще жил его брат. В это время Фаренгейт встречался или поддерживал контакт с Оле Рёмер, Кристиан Вольф, и Готфрид Лейбниц. В 1717 году Фаренгейт поселился в Гаага как стеклодув, изготовление барометры, высотомеры, и термометры. С 1718 г. он читал лекции в химия в Амстердаме. Он посетил Англию в 1724 году и в том же году был избран Член Королевского общества. [7] С августа 1736 г. Фаренгейт жил в доме Иоганна Фрислевена на Пленская площадь в Гааге, в связи с заявлением о патент на Штаты Голландии и Западной Фрисландии. В начале сентября он заболел, а 7 числа его здоровье ухудшилось настолько, что он нотариус Виллем Рюйсбрук пришел составить завещание. 11-го снова зашел нотариус, чтобы внести некоторые изменения. Через пять дней после этого Фаренгейт умер в возрасте пятидесяти лет. Четыре дня спустя его похоронили в четвертом классе, что означало, что он нищий, в Kloosterkerk в Гааге. (монастырь или монастырская церковь) [8] [9] [10]
Шкала Фаренгейта
Фаренгейту пришла в голову идея, что Меркурий кипит около 300 градусов на этом шкала температур. Другие исследования показали, что вода кипит примерно на 180 градусов выше точки замерзания. Позже шкала Фаренгейта была изменена, чтобы сделать интервал между замерзанием и кипением ровно 180 градусов. [11] удобное значение, поскольку 180 - это очень сложное число, что означает, что он без остатка делится на множество дробей. Именно из-за нового определения шкалы нормальная средняя температура тела сегодня принята равной 98,2 градуса. [15] тогда как это было 96 градусов по оригинальной шкале Фаренгейта. [16]
В Шкала Фаренгейта до 1970-х годов был основным температурным стандартом для климатических, промышленных и медицинских целей в англоязычных странах, в настоящее время заменен на Шкала Цельсия давно используется в остальном мире, за исключением Соединенных Штатов, где данные о температуре и погоде до сих пор передаются в градусах Фаренгейта. [17]
Термометр с Фаренгейт (символ ° F) и Цельсия (символ ° C) единицы. Применение Меркурий (1714) и Шкала Фаренгейта (1724) для жидкостные стеклянные термометры открыла новую эру точности и точности в термометрия.
Как торговец стал ученым
Габриэль Фаренгейт родился 24 мая 1686 года в старом городе Данциге (который сейчас называется Гданьск). В то время этот город процветал благодаря торговле. И его жители тоже процветали. А жители здесь были самых разных наций: немцы, поляки, голландцы… Ганзейский союз, о чём говорить!
Габриэль был старшим из пяти выживших детей в семье торговца Даниэля Фаренгейта и Конкордии Шуман, которая происходила из знатной городской семьи. Но 14 августа 1701 года родители умерли самым трагическим образом, отравившись грибами, и пятнадцатилетний парень не захотел быть обузой для родственников. Поэтому он переехал в Амстердам, чтобы начать там самостоятельную жизнь. Амстердам был город более крупный, чем Данциг, и возможностей там было больше.
Чем заниматься в Амстердаме, если не торговлей? Но именно этим Габриэлю Фаренгейту заниматься не хотелось. Он сбежал из амстердамского офиса, и побывал во многих странах северной Европы: в Дрездене, Лейпциге, Галле, Берлине, Копенгагене… Среди прочего, молодой человек познакомился с такими выдающимися учёными, как Оле Рёмер, Кристиан Вольф и Готфрид Лейбниц. От его внимания не скрылся факт: параллельно росту естественнонаучных исследований появился значительный спрос на производство научных приборов. Этим ремеслом можно было хорошо заработать! Уже в 1714 году Фаренгейт возвратился в Амстердам, начал работать там стеклодувом и занялся производством научных приборов.
Изобретение, изменившее мир
Измерять давление учёные уже могли. Первый прибор для измерения давления атмосферы, ртутный барометр, изобрёл в 1643 году Эванджелиста Торричели. Умелый стеклодув Фаренгейт быстро освоил производство барометров, и, можно сказать, поставил это производство на поток.
А вот с измерением температуры дела обстояли сложнее. Точно измерять температуру в широком интервале во времена Фаренгейта ещё не могли. Известно, что Исаак Ньютон (Isaac Newton; 1642 – 1727) для изучения кипения воды придумал метод температурных стандартов, размещая на нагреваемой поверхности особенный сплав из висмута, свинца и олова, который плавился при температуре 98 °C. Но этот метод был, естественно, непрактичный и сравнительный, а значит, неточный.
Фаренгейт же изобрёл стеклянный ртутный термометр. Термометр состоял из колбы, наполненной ртутью. С колбой была соединена стеклянная трубка. При нагревании колбы ртуть расширялась и выходила в стеклянную трубку. Чем больше нагрев, тем больше расширялась ртуть и тем дальше она продвигалась по трубке. Если к стеклянной трубке присоединить шкалу с делениями, температуру можно измерять, измеряя длину ртутного столбика. Просто, не правда ли?
Возможно, многие, читая описание ртутного термометра, изобретённого Фаренгейтом, вспомнили медицинский ртутный термометр, который в детстве им засовывали под мышку, чтобы проверить, не простыл ли ребёнок, не жар ли у него? Да-да, можно сказать, что это был праправнук того самого, первого термометра Фаренгейта. Конечно, сейчас ртутные термометры больше не продают и рекомендуют изъять из пользования, тем более, что термометры новой конструкции, измеряют температуру почти мгновенно, не содержат ртути, а значит, безопаснее и дешевле.
Фаренгейт изобрел и другой прибор, ареометр, который применяют до сих пор для определения плотности жидкости. Он представлял собой запаянную утяжелённую колбу, которая могла вертикально плавать в сосуде с жидкостью. В зависимости от плотности этой жидкости колба приподнималась или опускалась. Для определения плотности достаточно было нанести на стенки колбы шкалу с делениями.
Главная часть любого измерительного прибора – шкала. Изобретя первый в мире термометр, Фаренгейт в 1724 году предложил и первую в мире температурную шкалу. В качестве двух реперных точек этой шкалы Фаренгейт взял температуры кипения воды и таяния льда при стандартном атмосферном давлении. Для точки таяния льда он установил значение температуры +32 °F, а для точки кипения воды +212 °F. Разность между этими температурами он разделил на 180 равных интервалов, каждый из которых был назван градусом Фаренгейта (1 °F). Таким образом, изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С.
t °С = 5/9 (t °F - 32),
Учёные заслуги
Изобретение термометра и температурной шкалы сделали Фаренгейта широко известным в учёной среде. В 1724 году его пригласили в Англию, где приняли в члены Королевского общества. Изобретённую Фаренгейтом шкалу упорно используют в США, а ещё раньше – в Великобритании, хотя сам Фаренгейт никогда не был в Америке, а Великобританию впервые посетил в 1724 году.
Кончина
Температурная шкала по Фаренгейту оказалась плодотворной идеей и вскоре многие учёные-физики предложили свои шкалы, более или менее удобные для разных случаев измерения температуры: Цельсия, Кельвина, Реомюра. Но Фаренгейт не дожил до этого события. Он умер в Гааге 16 сентября 1736 года и был похоронен в церкви Клоостеркерк.
В 2002 году в церкви размещён памятный знак в честь Габриэля Фаренгейта, изображающий главное его изобретение, ртутный термометр.
Читайте также: