Kim był Fahrenheit? Jak ma się jego skala do skali Celsjusza?

Wielu z nas po przebudzeniu swe pierwsze kroki kieruje ku oknu za którym znajduje się termometr. Bez tego urządzenia żyłoby się nam o wiele mniej komfortowo.
Wielu naukowców próbowało swych sił nad tym właśnie wynalazkiem. Jednym z pierwszych był Filon z Bizancjum – który już 210 roku p.n.e. opisał przyrząd pozwalający na określenie różnicy temperatur, którego zasada działania opierała się na wykorzystaniu zjawiska rozszerzalności cieplnej gazów.

My jednak naszą uwagę zatrzymamy na osobie urodzonego w roku 1686 r. w Gdańsku (w rodzinie niemieckojęzycznej), a zmarłego w roku 1736 w Hadze inżyniera i fizyka Daniela Gabriela Fahrenheita.
   Był synem kupca, Daniela Fahrenheita oraz pochodzącej ze znanego rodu gdańskich przedsiębiorców - Schummanów, Concordii Fahrenheit. Był najstarszym z piątki dzieci Fahrenheitów, które przeżyły dzieciństwo. W 1701 r. jego rodzice w niewyjaśnionych okolicznościach zostali zamordowani pozostawiając pięć sierot. Najstarszego Daniela wysłano do Amsterdamu, gdzie w latach 1702-06 uczył się kupiectwa. To jednak niespecjalnie go interesowało, a wolny czas poświęcał doświadczeniom fizycznym. Od roku 1718 uczył chemii w Amsterdamie. Naukowo poświęcił się fizyce, a w szczególności termometrii. W 1724 roku został członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie.
Zarobkowo zajmował się wyrabianiem termometrów, barometrów oraz wysokościomierzy. W 1709 skonstruował termometr alkoholowy, a w 1714 jako pierwszy zastosował w termometrach rtęć jako ciało termometryczne. W 1725 opracował skalę Fahrenheita. Pomimo, iż większość życia spędził w Holandii, niejednokrotnie przyjeżdżał do Gdańska odwiedzić rodzinę. Jednak nikt w Polsce nie interesował się jego badaniami i odkryciami. Więcej uwagi poświęciło mu Królewskie Towarzystwo Nauk w Londynie (Royal Society). Dzięki uczonym angielskim to w tym właśnie kraju poznano i zaczęto używać termometrów wcześniej niż w Polsce.
Mimo zamożności swych rodziców Daniel Fahrenheit umierał (1736) w nędzy, z dala od rodzinnego miasta. Zachował się jego testament, w którym prosi o najtańszy pogrzeb oraz spieniężenie kilku pozostałych sprzętów i przekazanie kwot dzieciom swej siostry, do Gdańska.
Dopiero po latach miasto przypomniało sobie o naukowcu, nazywając uliczkę prowadzącą do Gdańskiej Akademii Medycznej imieniem Fahrenheita.

Nie wiemy dokładnie kiedy uczony wykonał termometr  – wiadomo tylko, że działo się to na początku XVIII w. Termometr Fahrenheita składał się – tak samo, jak dzisiejsze – ze zbiorniczka z cieczą i rurki, która była tak cienka, że nawet minimalne zmiany objętości cieczy w zbiorniczku wpływały na wysokość słupa cieczy w rurce. Cieczą, jaką Fahrenheit użył w swoim termometrze, była rtęć – jedyny metal, który w normalnych warunkach występuje w postaci ciekłej. Jest to układ zamknięty, a dzięki temu nie wrażliwy na ciśnienie atmosferyczne. Niestety wskazania termometru niewiele komukolwiek by coś mówiły, gdyby termometr nie był w jakiś sposób wyskalowany to znaczy, nie posiadał odpowiedniej miarki. W używanych w Polsce i w całej Europie – z wyjątkiem Wysp Brytyjskich – termometrach stosowana jest skala opracowana w 1742 r. przez Szweda Andersa Celsiusa, w której 0 stopni odpowiada temperaturze zamarzania wody, a 100 stopni temperaturze jej wrzenia (pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym). Wiemy jednak doskonale o tym, że Fahrenheit opracował swą skalę wcześniej, niż Celsius.


Na jakich kryteriach opiera się ta – wciąż używana w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Australii i Nowej Zelandii – skala? Charakterystycznymi punktami skali Fahrenheita są: temperatura mieszaniny wody z salmiakiem (solą kwasu solnego i amoniaku o wzorze NH4Cl) lub solą kuchenną – uznana za jej punkt zerowy - i temperatura mieszaniny wody z lodem – którą Fahrenheit określił na 32 stopnie. Taka skala została ogłoszona w 1724 r.
Pierwotna wersja skali Fahrenheita, opracowana przez niego w 1715 r., miała dwa punkty wzorcowe: jej zerem była najniższa temperatura zaobserwowana w Gdańsku zimą 1708/1709 r., a punktem 100 stopni temperatura ciała jego żony. Przyjmując to drugie kryterium, Fahrenheit myślał, że jest to normalna temperatura ciała ludzkiego. Dopiero później się okazało, że żona Fahrenheita miała stan podgorączkowy, wskutek czego 100 stopni w jego skali oznaczało nie 36,6 stopnia w skali Celsjusza, lecz 37,8 stopnia.
Temperaturę w skali Celsjusza przelicza się na temperaturę w skali Fahrenheita według wzoru:

tF = tC × 1,8 + 32.

 Rysunek ilustrujący różnice miedzy skalą Celsjusza a Fahrenheita