زادروز گابریل دانیل فارنهایت، مخترع دماسنج جیوه‌ای

در چهاردم ماه می سال 1686، دانیل گابریل فارنهایت فیزیک‌دان بزرگ آلمانی در بندر ساحلی گی دَنسک در قلمرو پادشاهی پروشا متولد شد. این شهر ساحلی اکنون در کشور آلمان واقع است. خانواده فارنهایت بازرگان بودند و به همین دلیل مسافرت‌های بسیاری در اروپای شمالی داشتند. جد پدری فارنهایت در شهر روستک زندگی می‌کرده است و تحقیقات نشان می‌دهد که اصلیت خانواده او از شهر (هیلدشیم) بوده است. در سال 1650پدربزرگ دانیل از شهر (نیفف) به شهر دیگری بنام (دنزیگ) نقل مکان می‌کند؛ در آنجا ساکن می‌شود و به بازرگانی می‌پردازد.

در سال 1702 زمانی که فارنهایت 16 سال بیشتر نداشت پدر و مادر خود را از دست داد. والدین او بخاطر اینکه تصادفا قارچ سمی خورده بودند جان خود را از دست دادند. وی در همین سال در شهر آمستردام، آموزش‌هایش را برای پرداختن به بازرگانی آغاز کرد و بیشتر عمر خود را در این شهر سپری کرد. با وجود اینکه او به بازرگانی روی آورده بود به علوم طبیعی نیز علاقه داشت و همین سبب شد تا مطالعات و آزمایش هایی را در همین زمینه شروع کند. از سال 1707 به بعد، او به شهرهای برلین، هال، لیپزیگ، درسدن، کپنهاگن و همچنین زادگاهش که برادرش هنوز در آنجا بود مسافرت کرد. در همین زمان وی با گاتفرید لیبنیز(فیلسوف و ریاضی‌دان آلمانی)، کریستین ولف و اُل رُمر در تماس بود. در سال 1717، فارنهایت در شهر لاهه که پایتخت هلند است مقیم شد. در این شهر وی با ساختن فشارسنج، ارتفاع سنج و دماسنج به تجارت شیشه آلات پرداخت. دماسنج‌های او از اعتبار و اعتماد بالایی برخوردار بودند. تا زمان او در ساخت دماسنج از شیشه‌های کروی استفاده میشد تا اینکه او توانست شیشه‌های استوانه ای را بسازد. با وجود این، روش او برای ساخت دماسنج جیوه‌ای تا هجده سال مانند رازی پنهان ماند که البته دلایل تجاری داشت. از سال 1718 به بعد نیز، در رابطه با علم شیمی در شهر آمستردام سخنرانی‌هایی داشت. در سال 1724، به انگلستان رفت و عضو انجمن سلطنتی شد. تا پایان عمر پنجاه ساله خویش ازدواج نکرد و در شانزدهم سپتامبر 1736، در شهر لاهه درگذشت. او را در کلیسای (کلوسترکرک) بخاک سپردند.

طبق مقاله‌ای که فارنهایت در سال 1724 نوشت، مقیاس دماسنج خود را بر اساس سه نقطه ثابت دمایی تعیین کرد. پایین‌ترین نقطه ثابت را با استفاده از مخلوطی به تعادل رسیده از کلورید آمونیاک (نوعی نمک)، آب و یخ خشک معین کرد. به این ترتیب که دماسنج جیوه‌ای یا الکلی را در این مخلوط قرار داد و ماده درون دماسنج به پایین‌ترین نقطه‌ی خود رسید. بر روی دماسنج در این نقطه علامت F°0 درج شده بود. دومین نقطه ی ثابتی که برای خواندن دماسنج انتخاب کرد نقطه‌ای بود که در سطح آب، یخ شروع به شکل گیری می‌کند. در کنار این نقطه نیز F°32 درج شد. سومین نقطه‌ی ثابت که F°96 بود دمای طبیعی بدن انسان بود که در آن دماسنج، زیر بغل یا درون دهان قرار می‌گرفت.

گابریل دانیل فارنهایت نقطه‌ی جوش جیوه را 600 درجه فارنهایت (مقیاس دماسنج اختراع خودش) ثبت کرد. او با چندین دماسنج کار کرد و متوجه شد که آب نیز 180 درجه بالاتر از نقطه انجماد به نقطه جوش می‌رسد. بعدها مقیاس و درجه بندی فارنهایت مورد تجدید نظر قرار گرفت تا از نقطه‌ی انجماد تا جوش دقیقا و همیشه 180 درجه محاسبه شود. البته بخاطر همین ارزیابی مجدد در درجه‌بندی دماسنج او، امروزه دمای بدن انسان 98.6 درجه فارنهایت تعیین می‌گردد، درحالی که در زمان فارنهایت و بر روی دماسنج خود او 96 درجه محاسبه شده بود. لازم به یادآوری است که دماسنج فارنهایت از 0 تا 212 درجه‌بندی شده است.

فارنهایت از دماسنج خود برای تعیین نقطه جوش بسیاری از مواد استفاده کرد و متوجه شد که تغییر فشار اتمسفر بر نقطه جوش مواد اثر مستقیم دارد. از دیگر مواردی که از اینگونه آزمایش‌ها استنتاج کرد پدیده ابر-انجماد یا سوپرکولینگ است. در این پدیده، آب بدون تبدیل شدن به یخ تا نقطه‌ای پایین‌تر از نقطه‌ی انجماد سرد می‌شود. این پدیده را در آب‌های زیر سطحِ یخی قطب‌های شمال و جنوب شاهد هستیم؛ در آب‌های قطبی درجه آب از منفی 18 درجه تا 38 درجه سانتیگراد متغییر است اما آب تنها در سطح یخ می‌بندد جایی که با هوا در تماس است.

در اروپا تا زمانی که هنوز درجه‌بندی سلسیوس معین نشده بود از فارنهایت استفاده می‌شد؛ اما امروزه در تمامی اروپا از سلسیوس استفاده می‌کنند. لازم بذکر است که درجه‌بندی فارنهایت اکنون در ایالات متحده آمریکا مقیاس متداول محسوب می‌شود. از مزیت‌های این نوع مقیاس دمایی اینست که بیشتر استفاده‌های معمولی دارد به این معنی که مثلا درجه های منفی بی‌استفاده در آن وجود ندارد.

# عمومی