Premiers thermomètres danois

La source: http://www.rundetaarn.dk/en/the-observatory/ole-romer/early-danish-thermometers/

Les thermomètres d’Ole Rømer.
Erling Poulsen

1681
    Rømer est revenu de Paris pour devenir professeur d’astronomie. À Paris, il avait découvert que la lumière avait une vitesse limitée et il avait conçu des planétariums et un éclipsarium avancé.
1683
    Une de ses premières tâches consista à réformer le système de poids et mesures, toutes les unités étant fondées sur une unité, le pied rhénan.
1685
    Il est devenu le directeur de l’observatoire de la tour.
1687
    Il s’est rendu en Angleterre, en Hollande et en France pour rencontrer d’autres scientifiques et en apprendre davantage.
1688
    À son retour, il a commencé à mettre à jour l’observatoire. Il y avait un altazhimuth et un réfracteur équatorial sur le dessus, tous deux avec un dôme tournant.
1689
    Il s’installa dans l’une des vieilles et très stables maisons de chanoine (en briques).
1690
    Il a construit son instrument de transit dans sa nouvelle maison. En érigeant cet instrument, il a appris beaucoup de choses, qui l’ont aidé plus tard à construire le cercle de méridien (1704).
1692
    Lorsqu’il a utilisé son nouvel instrument, il a eu de graves problèmes de réfraction de la lumière et de la température. Lorsqu’il utilisait l’instrument de transit, il devait lire à la fois l’heure sur l’horloge à pendule et la latitude de l’étoile sur l’arc gradué. Mais la longueur des deux dépend de la température. En été, l’horloge est trop lente et la distance entre les graduations est trop grande. Pour compenser les variations de température, il mesura l’expansion de différents matériaux le 12 décembre 1692 et décrivit tout dans ses cahiers de travail1). Ses papiers (Bibliothèque royale de Copenhague) nous apprirent qu’il avait un thermomètre (comment était divisé, il ne le dit pas, il l’a probablement acheté lors de ses voyages). Lorsque nous comparons ses mesures aux valeurs modernes, il fait une expérience assez précise dans laquelle il dit que la différence de température dans toutes les mesures est de 24 °. Lorsque cela est comparé aux valeurs modernes, nous trouvons que 1 °? = 1,9 ° C. Dans les années suivantes, il utilise cette mesure pour compenser les variations de température de ses lectures à partir de l’instrument.
1702
    Il a commencé à fabriquer des thermomètres et, dans ses documents de travail, il décrit comment. Il prit d’abord un tube de verre (18 « ) et examina le diamètre intérieur avec une goutte de Mercure (dont il connaissait le volume par sa masse). Si le diamètre était identique tout au long, il était OK, et s’il était conique, il pourrait aussi l’utiliser. Sinon, il l’a jeté. Puis il jeta une sphère de verre creuse au bout du tube; pour trouver le diamètre de cette sphère, il donna une relation entre le diamètre du tube, le diamètre de la sphère et la longueur du liquide de thermomètre s’allongerait s’il était chauffé à 10 ° Rø (spiritus vini, coloré au safran), il donna aussi quelques exemples avec nombres2). Ensuite, il remplit le thermomètre, le scelle, le met dans de l’eau glacée et marque le tube, le met dans de l’eau bouillante et le marque à nouveau (dans ses papiers nous apprenons qu’il n’est certain que de la stabilité de le point d’ébullition de 1703). Ensuite, il a divisé le volume entre les repères en 7 volumes égaux et en a placé un sous le point de congélation, soit 0 ° Rø, au point de congélation 7½ ° Rø et au point d’ébullition de 60 ° Rø3). Cela donne une moyenne de 1 ° Rø = 1,9 ° C, il a donc peut-être déjà utilisé cette échelle avec deux points fixes en 1692. À partir de la relation entre les diamètres et la longueur de 10 ° Rø, nous pouvons trouver le coefficient de dilatation moyen du liquide (66,7 * 10-5 ° C-1), et de là la force du « spiritus vini » (39% vol.). Nous pouvons maintenant reconstruire son échelle de thermomètre. Nous trouvons que 0 ° Rø = -22,5 ° C. Une température zéro en accord avec ses propres lectures de température de l’hiver 17094) par rapport à d’autres descriptions de cet hiver très froid.

1708
    Toutes ses constructions de thermomètres n’auraient qu’un intérêt théorique sans la visite de Daniel Fahrenheit (alors âgé de 22 ans). Rømer avait alors 64 ans et était un scientifique de réputation internationale (Fahrenheit utilise le mot voortrefflijken) et a reçu Fahrenheit chez lui. Fahrenheit devait avoir entendu parler de ses constructions et était venu pour apprendre5). Rømer lui a montré la construction d’un thermomètre inhabituel, il ne décrit pas ce type de thermomètre dans ses documents de travail; le thermomètre a deux points fixes, le point de congélation et la température du corps humain (à 22½ ° Rø, Fahrenheit utilise le mot blutwarm). Le volume compris entre 7½ ° Rø et 22½ ° Rø est divisé en deux et une partie est placée sous le point de congélation. Notre reconstruction de l’échelle du thermomètre donne 22½ ° Rø = 35,9 ° C en bon accord avec la température du corps humain dans la bouche. Rømer a décrit6) une expérience concernant la dilatation de l’eau et de l’air, dans laquelle il utilise un instrument en verre de type thermomètre. Si nous imaginons cet instrument rempli de son «spiritus vini», il aura les dimensions de l’un de ces thermomètres, l’instrument aurait pu être un thermomètre ouvert et vide. Peut-être qu’avec les thermomètres d’origine, Rømer a découvert que la température du corps humain était à 22 ½ ° Rø. Il est également plus facile de remplir un thermomètre si la température du point maximum est beaucoup plus basse que le point d’ébullition du liquide.

Plus tard

Fahrenheit a utilisé cette échelle jusqu’en 17177), à la seule différence qu’il divisait tous les ° Rø en quatre ° F, de sorte que les deux points de fixation, le point de congélation était de 30 ° F et la température du corps humain de 90 ° F. Il a ensuite changé l’échelle (car il était difficile de diviser en trente) 7) en FP = 32 ° F et HBT = 96 ° F. Il a découvert que la température des jeunes était plus élevée que celle des personnes âgées, de sorte que l’HBT n’était pas aussi stable qu’il l’avait cru. Il a changé ce point fixe pour la température de l’eau bouillante, BP = 205 ° F à 212 ° F, en fonction de la pression atmosphérique, de sorte que le nouveau point fixe donne une échelle similaire à l’ancienne8). Plus tard, il a commencé à fabriquer des thermomètres remplis de mercure et après des expériences, il a préféré ce liquide; de plus, il était difficile d’obtenir de l’alcool avec la même force9) et, par conséquent, la même expansion, chaque fois qu’il voulait fabriquer des thermomètres.
1739
    Cette année, la bibliothèque universitaire a reçu les documents de travail de Rømer de la part de sa veuve, alors que le professeur d’astronomie et son successeur, Peder Horrebow, lisaient les documents et y écrivaient quelques remarques. Dans les articles concernant les thermomètres, il propose une autre échelle de thermomètre mais fondée sur Rømer10). Étant donné que des températures très basses ont été mesurées en Islande et au Groenland, il propose de diviser la différence entre le gel et l’ébullition en quatre parties et une partie placée sous le point de congélation. Les cinq parties devraient ensuite être subdivisées en vingt degrés avec le zéro le plus bas. , vous liriez toujours des nombres positifs. C’est le principe de l’échelle de Kelvin, le moyen de séparer de Rømer et de Fahrenheit, le point d’ébullition de l’eau de Celsius et quatre-vingts degrés du point de congélation à l’ébullition de Réaumur.
    L’échelle d’Horrebows n’a jamais été publiée.

Références:
(Adv.) Ole Rømers Adversaria, rouge. Thyra Eibe et Kirstine Meyer, Bianco Lunos Bogtrykkeri, Copenhague, 1910.
(Fl.) Les lettres de Fahrenheit à Leibniz et Boerhaave, en rouge. Pieter van der Star, Leiden 1983, il parle de sa visite dans une lettre à Boerhaave datée du 17 avril 1729.

1) p. 119, Adv.
2) p. 202-203, Adv.
3) p. 210, Adv.
4) p. 214, Adv.
5) p. 171, Fl.
6) p. 11, Adv.
7) p. 171, Fl.
8) p. 163, Fl.
9) p. 161, Fl.
10) p. 210-211, Adv.

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