PO over Thermometers

Waar, wanneer en door wie het voorwerp uitgevonden werd, en of het voorwerp lang in deze vorm werd gebruikt.

Het officiële jaar waarin de thermometer zichzelf introduceerde wordt altijd 1592 genoemd, maar eigenlijk is de uitvinding van de thermometer een groot proces, en is dit proces al in gang sinds de tijd van de oude Grieken, rond 300 voor Christus. Ze waren al bekend met de uitzetting van lucht door hitte. Philo van Byzantium bestudeerde dat. ‘’Hij bouwde een apparaat voor thermometrisch gebruik. Het bestond uit een lege loden bol, voorzien van een waterdichte stop. Eén van de benen van een glazen buis, in de vorm van een omgekeerde U, liep door de stop, terwijl het andere been daalt naar de bodem van een vaas, vol met water. Op het moment dat de vaas aan de zon werd blootgesteld, veroorzaakte de lucht, die zich in de bol uitzette, de uitstoot van luchtbellen in het water van de vaas. Als men het toestel nadien in de lommer plaatste, koelde de lucht in de bol af et steeg het water in de glazen buis van de vaas gevuld met water. Indien men nadien opnieuw verwarmde, liep het water terug in de vaas.’’ [1] Zo zie je dus dat de beginfases die te maken hebben met het uiteindelijke ontstaan van de thermometer, en het registreren van warmte of kou al lang voor de officiële uitvinding waren gestart. Hiernaast zie je een foto van het apparaat wat hierboven beschreven wordt.

‘’Galileo Galilei (1564-1642), een Italiaanse natuurkundige, astronoom en wiskundige, ontwikkelde rond 1592 de thermoscoop, het eerste toestel dat de temperatuur kwalitatief kon meten. Later verbeterde hij dit toestel naar wat nu gekend is als een Galilei-thermometer, een thermometer in de vorm van een gesloten glazen cilinder waarin zich een doorzichtige vloeistof en verschillende (vaak gekleurde) glasbelletjes bevinden. Bij een temperatuurverandering gaan de belletjes omhoog of omlaag. Elk gewichtje heeft zijn eigen temperatuur waarbij het in de vloeistof begint te zweven. Bij veranderende temperatuur verandert ook de dichtheid van de vloeistof, waardoor de glasbelletjes met hun eigen karakteristieke dichtheid omhoog of omlaag gestuwd worden. Dit gebeurt volgens de wet van Archimedes, gezien voorwerpen met een lagere massadichtheid gaan zweven en die met een hogere zinken. Een glasbelletje blijft hangen op de plaats waar de dichtheid van de omgevende vloeistof gelijk is aan die van het glasbelletje. Bij het maken van deze thermometer worden de glasbelletjes met de grootste massadichtheid onderaan gelegd, zodat bij veranderende temperatuur telkens één glasbelletje de oversteek van bodem naar oppervlak (of omgekeerd) kan maken.’’ [2]

Dit was dus de eerste officiële uitvinding van de thermometer, het grondbeginsel. Het fundament van alle latere thermometers. Toch was er nog veel mis met deze thermometer, die gebreken werden later aangevuld door andere wetenschappers die hun bijdragen deden aan de thermometer.

Er zijn wel wat verwarringen over de officiële uitvinder van de thermometer, ook al is het vrijwel algemeen geaccepteerd dat Galileo Galilei de vader is van alle thermometers. In sommige boeken of op sommige websites worden anderen aangeduid als de officiële uitvinders van de thermometer. Zoals Robert Fludd, een Engelse natuurkundige die door sommigen wordt beschouwd als een uitvinder van de thermometer, als een aanpassing aan het toestel van Philo, de Griekse man waar ik het net over had. Roberts bijdrage aan het toestel was een schaalverdeling op de buis en hij veranderde het model zo dat de luchtthermoscoop veranderde in een luchtthermometer. Zie de afbeelding hiernaast.

Cornelis Drebbel, een uitvinder,  werd ook nog eens als uitvinder van de thermometer genoemd! ‘’ Hij maakte een thermometer bestaande uit twee bollen in J-vorm, hoewel het zijn bedoeling was om een “perpetuum mobile” te construeren door de contractie of het uitzetten van ingesloten lucht. ‘’ [3] zie de afbeelding hieronder.

1630 was een belangrijk jaar voor de thermometer, de vloeistof in glasthermometer werd ontwikkeld! Zo kwamen de wetenschappers er ook nog eens achter dat er meer factoren hun temperatuurmeting beïnvloedden buiten alleen de temperatuur, zoals bepaalde druk. In een luchtthermometer kon je dat niet zien, maar in een vloeistof thermometer wel, en na een tijdje beseften de wetenschappers dat wat ze zagen in hun vloeistofthermometer ook met hun luchtthermometer gebeurd moest zijn! ‘’Een fout van de luchtthermometers was dat zij ook reageerden op veranderingen van de atmosferische druk. Het effect was in het begin niet gekend, omdat men nog niet wist van atmosferische druk. Twee andere problemen waren dat ze moeilijk te vervoeren waren en de verdamping van water, wat leidde tot de ontwikkeling van de gesloten thermometers, namelijk de vloeistof-in-glas thermometer.’’ [4]

De vloeistof in glasthermometer werd dus ontwikkeld in 1630, maar de wetenschappers hadden er vooral moeite mee om een universele temperatuurstandaard te vinden. Iedereen deed weer wat anders, wat soms ook gebaseerd was op hun omgeving, of de natuurkundige notaties in hun land. Door deze verwarring was er niet echt de mogelijkheid om één thermometer vast te stellen, en daar samen in te specialiseren. Als ze dat hadden gedaan hadden we waarschijnlijk veel sneller betere thermometers gehad. Er was toen ook nog geen sprake van internet, dus ze konden niet chatten over de universele temperatuurstandaard, en schaalverdelingen.

Zo ontstonden er in het begin van de 18e eeuw dus verschillende temperatuurstandaarden, bijvoorbeeld de temperatuur van een mix van ijs en pekel, van ijs en water, de lichaamstemperatuur en het kookpunt van water. 

Isaac Newton, een Engelse fysicus stelde 2 vaste punten voor om de schaalverdeling van de thermometer vast te leggen. Het smeltpunt van ijs zou 0 graden zijn, en de okseltemperatuur van een gezonde Engelsman,  12 graden. Op deze manier kookte water op 34 graden. Isaac gebruikte lijnzaadolie als vloeistof voor in de thermometer, omdat olie elk moment van het jaar verkrijgbaar was.

De Zweedse wetenschapper Anders Celsius stelde in 1742 een temperatuurschaal voor met 0 graden als kookpunt voor water, en 100 graden als vriespunt. Zijn schaal was dus onderverdeeld in 100 delen, daarom heette het een centigrade schaal.

Lord Kelvin, die eigenlijk William Thompson heette, een Engelse wetenschapper, stelde een andere schaalverdeling voor. Zijn schaalverdeling was wel gebaseerd op dezelfde principes als die van de Celsius thermometer, maar zijn nulpunt was -273.15 graden Celsius. De kelvinschaal wordt veel gebruikt in wetenschappelijk onderzoek.

‘’Fahrenheit is een temperatuurschaal, bedacht door Gabriel Fahrenheit. Volgens een artikel dat Fahrenheit zelf schreef in 1724, is zijn schaal gebaseerd op drie referentiepunten. Het nulpunt was een mengsel van ijs, water en ammoniumchloride. Dit was in die tijd een veel gebruikte methode om een lage temperatuur te krijgen. Het tweede referentiepunt, 32 °F, vond hij door de thermometer in zuiver water te plaatsen waarop ijsvorming plaatsvond. Het derde en laatste referentiepunt, 96 °F, werd bepaald door de lichaamstemperatuur van een gezond persoon, gemeten in de mond of onder de oksel. Op zijn schaal op de thermometers is alles door 6 gedeeld. ‘’[5]

De temperatuurschalen ontwikkeld door Daniel Gabriel Fahrenheit, Lord Kelvin en door Anders Celsius zijn nog steeds in gebruik.

De vloeistof in glas thermometers waren nog open, maar Ferdinando de’medici, de groothertogo van Toscanië maakte de eerste gesloten vloeistof in glas thermometers, ze zagen eruit als glazen buisjes, met aan de onderkant een bolletje waar de vloeistof in zit.

De in Duitsland geboren arts Theodore Hannes Benzinger vond de oor thermometer uit. De Amerikaan David B. Phillips ontwikkelde in 1984 de infrarood oor thermometer. Tegenwoordig bestaan er zelfs digitale voetthermometers, en ik denk dat er nog veel aan zit te komen.  

Wat kun je ermee en hoe werkt het?

Met een thermometer kun je de temperatuur opnemen van een mens, een substantie of van de lucht. Bij een vloeistofthermometer werkt het zo: Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de vloeistof opstijgt. Dit heeft te maken met de dichtheid van de vloeistof, die kleiner wordt als de temperatuur verhit wordt, zo ontstaat er ‘meer’ vloeistof, en stijgt het. De vloeistof zet uit. Een elektronische thermometer werkt met een NTC. ‘’ Een NTC-weerstand is een weerstand met een negatieve temperatuurcoëfficiënt. Dit betekent dat de elektrische weerstand afneemt als de temperatuur toeneemt.’’ Zo stijgt dus het getal op je display. [6]

Wie het voorwerp gebruikte, de invloed op het dagelijks leven en wat we er nu nog aan hebben.

Een thermometer wordt gebruikt door verschillende doelgroepen, zoals doctoren, scheikundigen, meteorologen en gewone mensen, die hun temperatuur of die van hun omgeving willen opmeten. De invloed van thermometers in het dagelijks leven is groot, als je naar buiten wilt gaan, kijk je eerst op de thermometer hoeveel graden het is, want dan weet je of je bijvoorbeeld een sjaal moet omdoen. Als je ziek bent meet je je temperatuur op, en dan weet je meteen hoe ernstig het is. Als je verhoging hebt bel je de dokter. Als je een scheikundige proef doet meet je soms de temperatuur op van een substantie om de voortgang van je experiment te zien. Thermometers zijn vroeger belangrijk geweest, en nu nog steeds, we gebruiken ze heel vaak.

Wat er zo speciaal aan dit voorwerp is

Er is niet echt een specifieke reden dat ik thermometers als onderwerp voor mijn PO heb gekozen, maar ze zijn wel een belangrijk instrument in ons leven, de gezondheidszorg, en de wetenschap. Er zijn veel verschillende varianten en er is een enorme vooruitgang en ontwikkeling te zien van de thermometer door de tijd heen.

Bronnen

1 = http://www.webimed.net/thermometer.html

2 = http://www.webimed.net/ther

Waar, wanneer en door wie het voorwerp uitgevonden werd, en of het voorwerp lang in deze vorm werd gebruikt.

Het officiële jaar waarin de thermometer zichzelf introduceerde wordt altijd 1592 genoemd, maar eigenlijk is de uitvinding van de thermometer een groot proces, en is dit proces al in gang sinds de tijd van de oude Grieken, rond 300 voor Christus. Ze waren al bekend met de uitzetting van lucht door hitte. Philo van Byzantium bestudeerde dat. ‘’Hij bouwde een apparaat voor thermometrisch gebruik. Het bestond uit een lege loden bol, voorzien van een waterdichte stop. Eén van de benen van een glazen buis, in de vorm van een omgekeerde U, liep door de stop, terwijl het andere been daalt naar de bodem van een vaas, vol met water. Op het moment dat de vaas aan de zon werd blootgesteld, veroorzaakte de lucht, die zich in de bol uitzette, de uitstoot van luchtbellen in het water van de vaas. Als men het toestel nadien in de lommer plaatste, koelde de lucht in de bol af et steeg het water in de glazen buis van de vaas gevuld met water. Indien men nadien opnieuw verwarmde, liep het water terug in de vaas.’’ [1] Zo zie je dus dat de beginfases die te maken hebben met het uiteindelijke ontstaan van de thermometer, en het registreren van warmte of kou al lang voor de officiële uitvinding waren gestart. Hiernaast zie je een foto van het apparaat wat hierboven beschreven wordt.

‘’Galileo Galilei (1564-1642), een Italiaanse natuurkundige, astronoom en wiskundige, ontwikkelde rond 1592 de thermoscoop, het eerste toestel dat de temperatuur kwalitatief kon meten. Later verbeterde hij dit toestel naar wat nu gekend is als een Galilei-thermometer, een thermometer in de vorm van een gesloten glazen cilinder waarin zich een doorzichtige vloeistof en verschillende (vaak gekleurde) glasbelletjes bevinden. Bij een temperatuurverandering gaan de belletjes omhoog of omlaag. Elk gewichtje heeft zijn eigen temperatuur waarbij het in de vloeistof begint te zweven. Bij veranderende temperatuur verandert ook de dichtheid van de vloeistof, waardoor de glasbelletjes met hun eigen karakteristieke dichtheid omhoog of omlaag gestuwd worden. Dit gebeurt volgens de wet van Archimedes, gezien voorwerpen met een lagere massadichtheid gaan zweven en die met een hogere zinken. Een glasbelletje blijft hangen op de plaats waar de dichtheid van de omgevende vloeistof gelijk is aan die van het glasbelletje. Bij het maken van deze thermometer worden de glasbelletjes met de grootste massadichtheid onderaan gelegd, zodat bij veranderende temperatuur telkens één glasbelletje de oversteek van bodem naar oppervlak (of omgekeerd) kan maken.’’ [2]

Dit was dus de eerste officiële uitvinding van de thermometer, het grondbeginsel. Het fundament van alle latere thermometers. Toch was er nog veel mis met deze thermometer, die gebreken werden later aangevuld door andere wetenschappers die hun bijdragen deden aan de thermometer.

Er zijn wel wat verwarringen over de officiële uitvinder van de thermometer, ook al is het vrijwel algemeen geaccepteerd dat Galileo Galilei de vader is van alle thermometers. In sommige boeken of op sommige websites worden anderen aangeduid als de officiële uitvinders van de thermometer. Zoals Robert Fludd, een Engelse natuurkundige die door sommigen wordt beschouwd als een uitvinder van de thermometer, als een aanpassing aan het toestel van Philo, de Griekse man waar ik het net over had. Roberts bijdrage aan het toestel was een schaalverdeling op de buis en hij veranderde het model zo dat de luchtthermoscoop veranderde in een luchtthermometer. Zie de afbeelding hiernaast.

Cornelis Drebbel, een uitvinder,  werd ook nog eens als uitvinder van de thermometer genoemd! ‘’ Hij maakte een thermometer bestaande uit twee bollen in J-vorm, hoewel het zijn bedoeling was om een “perpetuum mobile” te construeren door de contractie of het uitzetten van ingesloten lucht. ‘’ [3] zie de afbeelding hieronder.

1630 was een belangrijk jaar voor de thermometer, de vloeistof in glasthermometer werd ontwikkeld! Zo kwamen de wetenschappers er ook nog eens achter dat er meer factoren hun temperatuurmeting beïnvloedden buiten alleen de temperatuur, zoals bepaalde druk. In een luchtthermometer kon je dat niet zien, maar in een vloeistof thermometer wel, en na een tijdje beseften de wetenschappers dat wat ze zagen in hun vloeistofthermometer ook met hun luchtthermometer gebeurd moest zijn! ‘’Een fout van de luchtthermometers was dat zij ook reageerden op veranderingen van de atmosferische druk. Het effect was in het begin niet gekend, omdat men nog niet wist van atmosferische druk. Twee andere problemen waren dat ze moeilijk te vervoeren waren en de verdamping van water, wat leidde tot de ontwikkeling van de gesloten thermometers, namelijk de vloeistof-in-glas thermometer.’’ [4]

De vloeistof in glasthermometer werd dus ontwikkeld in 1630, maar de wetenschappers hadden er vooral moeite mee om een universele temperatuurstandaard te vinden. Iedereen deed weer wat anders, wat soms ook gebaseerd was op hun omgeving, of de natuurkundige notaties in hun land. Door deze verwarring was er niet echt de mogelijkheid om één thermometer vast te stellen, en daar samen in te specialiseren. Als ze dat hadden gedaan hadden we waarschijnlijk veel sneller betere thermometers gehad. Er was toen ook nog geen sprake van internet, dus ze konden niet chatten over de universele temperatuurstandaard, en schaalverdelingen.

Zo ontstonden er in het begin van de 18e eeuw dus verschillende temperatuurstandaarden, bijvoorbeeld de temperatuur van een mix van ijs en pekel, van ijs en water, de lichaamstemperatuur en het kookpunt van water. 

Isaac Newton, een Engelse fysicus stelde 2 vaste punten voor om de schaalverdeling van de thermometer vast te leggen. Het smeltpunt van ijs zou 0 graden zijn, en de okseltemperatuur van een gezonde Engelsman,  12 graden. Op deze manier kookte water op 34 graden. Isaac gebruikte lijnzaadolie als vloeistof voor in de thermometer, omdat olie elk moment van het jaar verkrijgbaar was.

De Zweedse wetenschapper Anders Celsius stelde in 1742 een temperatuurschaal voor met 0 graden als kookpunt voor water, en 100 graden als vriespunt. Zijn schaal was dus onderverdeeld in 100 delen, daarom heette het een centigrade schaal.

Lord Kelvin, die eigenlijk William Thompson heette, een Engelse wetenschapper, stelde een andere schaalverdeling voor. Zijn schaalverdeling was wel gebaseerd op dezelfde principes als die van de Celsius thermometer, maar zijn nulpunt was -273.15 graden Celsius. De kelvinschaal wordt veel gebruikt in wetenschappelijk onderzoek.

‘’Fahrenheit is een temperatuurschaal, bedacht door Gabriel Fahrenheit. Volgens een artikel dat Fahrenheit zelf schreef in 1724, is zijn schaal gebaseerd op drie referentiepunten. Het nulpunt was een mengsel van ijs, water en ammoniumchloride. Dit was in die tijd een veel gebruikte methode om een lage temperatuur te krijgen. Het tweede referentiepunt, 32 °F, vond hij door de thermometer in zuiver water te plaatsen waarop ijsvorming plaatsvond. Het derde en laatste referentiepunt, 96 °F, werd bepaald door de lichaamstemperatuur van een gezond persoon, gemeten in de mond of onder de oksel. Op zijn schaal op de thermometers is alles door 6 gedeeld. ‘’[5]

De temperatuurschalen ontwikkeld door Daniel Gabriel Fahrenheit, Lord Kelvin en door Anders Celsius zijn nog steeds in gebruik.

De vloeistof in glas thermometers waren nog open, maar Ferdinando de’medici, de groothertogo van Toscanië maakte de eerste gesloten vloeistof in glas thermometers, ze zagen eruit als glazen buisjes, met aan de onderkant een bolletje waar de vloeistof in zit.

De in Duitsland geboren arts Theodore Hannes Benzinger vond de oor thermometer uit. De Amerikaan David B. Phillips ontwikkelde in 1984 de infrarood oor thermometer. Tegenwoordig bestaan er zelfs digitale voetthermometers, en ik denk dat er nog veel aan zit te komen.  

Wat kun je ermee en hoe werkt het?

Met een thermometer kun je de temperatuur opnemen van een mens, een substantie of van de lucht. Bij een vloeistofthermometer werkt het zo: Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de vloeistof opstijgt. Dit heeft te maken met de dichtheid van de vloeistof, die kleiner wordt als de temperatuur verhit wordt, zo ontstaat er ‘meer’ vloeistof, en stijgt het. De vloeistof zet uit. Een elektronische thermometer werkt met een NTC. ‘’ Een NTC-weerstand is een weerstand met een negatieve temperatuurcoëfficiënt. Dit betekent dat de elektrische weerstand afneemt als de temperatuur toeneemt.’’ Zo stijgt dus het getal op je display. [6]

Wie het voorwerp gebruikte, de invloed op het dagelijks leven en wat we er nu nog aan hebben.

Een thermometer wordt gebruikt door verschillende doelgroepen, zoals doctoren, scheikundigen, meteorologen en gewone mensen, die hun temperatuur of die van hun omgeving willen opmeten. De invloed van thermometers in het dagelijks leven is groot, als je naar buiten wilt gaan, kijk je eerst op de thermometer hoeveel graden het is, want dan weet je of je bijvoorbeeld een sjaal moet omdoen. Als je ziek bent meet je je temperatuur op, en dan weet je meteen hoe ernstig het is. Als je verhoging hebt bel je de dokter. Als je een scheikundige proef doet meet je soms de temperatuur op van een substantie om de voortgang van je experiment te zien. Thermometers zijn vroeger belangrijk geweest, en nu nog steeds, we gebruiken ze heel vaak.

Wat er zo speciaal aan dit voorwerp is

Er is niet echt een specifieke reden dat ik thermometers als onderwerp voor mijn PO heb gekozen, maar ze zijn wel een belangrijk instrument in ons leven, de gezondheidszorg, en de wetenschap. Er zijn veel verschillende varianten en er is een enorme vooruitgang en ontwikkeling te zien van de thermometer door de tijd heen.

Bronnen

1 = http://www.webimed.net/thermometer.html

2 = http://www.webimed.net/thermometer.html

3 = http://www.webimed.net/thermometer.html

4 = http://www.webimed.net/thermometer.html

5 = http://nl.wikipedia.org/wiki/Fahrenheit

6 = http://nl.wikipedia.org/wiki/NTC-weerstand

mometer.html

3 = http://www.webimed.net/thermometer.html

4 = http://www.webimed.net/thermometer.html

5 = http://nl.wikipedia.org/wiki/Fahrenheit

6 = http://nl.wikipedia.org/wiki/NTC-weerstand