| Næste eller Forside |
| Rømers primære interesse var astronomien, men i forbindelse med udviklingen af hans husinstrument (fra 1690 observerede Rømer helst med et instrument der var opstillet i hans hjem) blev det nødvendigt, at foretage temperaturkorrigering af pendullængden (tiden) og af gradbuen. Derfor blev Rømer tvunget til at beskæftige sig med termometre. Det er vist velkendt, at Rømer (som den første) brugte vandets fryse- og kogepunkt som fikspunkter. Men hvordan så den mellemliggende skala ud, hvordan valgte han sit 0-punkt, hvilken termometervæske brugte han og hvor store var hans termometre? Der har også været en del mystik om fikspunktet "blodvarmt", som han åbenbart brugte ved kalibrering af termometre der ikke skulle gå op til vands kogepunkt. For en naiv betragtning er denne nemlig kun ca. 28,6°C og ikke ca. 35°C (målt i mundhulen). De omtalte målinger1) er foretaget d. 12/12 1692. Hans målinger er alle af en 3 fod lang stang af hvert materiale, som var inddelt i 6800 dele. Udvidelsen er også angivet i dele, og temperaturforandringen ved alle målinger er 24°(?). Rømers målinger af længdeudvidelse og moderne værdier af udvidelseskoefficienter (µ). Guld, Rømers måling 5 dele, Længdeudv.2) 14.2*10-6 °C-1 Kobber, Rømers måling 5 dele, Længdeudv.2) 16.6*10-6 °C-1 Sølv, Rømers måling 6½ dele, Længdeudv.2) 19*10-6 °C-1 Tin, Rømers måling 6½ dele, Længdeudv.2) 21*10-6 °C-1 Bly, Rømers måling 9½ dele, Længdeudv.2) 29*10-6 °C-1 Jern (simpelt), Rømers måling 3½ dele, Længdeudv.2) 12*10-6 °C-1 Glas, Rømers måling 3½ dele, Længdeudv.3) 10*10-6 °C-1 |
| Formlen for længdeudvidelse er: lt=l0°*µ*t°C, hvor lt er udvidelsen, l0° startlængden og t°C temperaturstigningen i Celsiusgrader. Hvis vi kalder temperaturforskellen i Celsiusgrader for t°C, de grader han
benytter for t°Rø og k omregningsfaktoren kan vi skrive:
Bruges koefficienten for Guld fås 2.16 Kobber fås 1.85 Sølv fås 2.10 Tin fås 1.90 Bly fås 2.01 Jern fås 1.79 Glas fås 2.14 Middelværdien er 1.99 |
| Rømer angiver (1702) at han fastlagde vands frysepunkt ved 7½°Rø og et kogepunkt, der har været
strid om, ved 60°Rø, en forskel på 52½°Rø. Det giver et gennemsnit på 1,9°C per grad, tæt på
værdien ovenfor. Dette tyder på, at Rømer allerede i 1692 har fastlagt sit gradsystem ved hjælp af vands fryse og kogepunkt. Hidtil har man ment, at han først gjorde det på sine hjemmelavede termometre fra 1702. Han har i en kommentar til nogle udenlandske målinger4), nævnt at han først fra 1703 er sikker på stabiliteten af vands kogepunkt, men det forhindrer ikke, at han selv tidligere kan have brugt punktet til termometerinddelinger på et ikke universelt privat termometer. Huygens5), som var medlem af pariserakademiet samtidig med Rømer, havde så tidligt som 1665 konstateret, at kogende vands temperatur er konstant. Udvidelsesmålingerne er foretaget mellem 6½°Rø og 30½°Rø, og disse temperaturer svarer til -1.99°C og 45.77°C (hvis vi regner med den fundne middelværdi). Da målingen er foretaget d. 12/12 kan den lave temperatur vel have været udendørstemperaturen, og den varme være fremkom met ved enten en varmekasse eller et kraftigt opvarmet værelse (mulighederne er mange). Usikkerheden ved hans målinger har været ca. ¼ inddeling, hvilket svarer til 5%. En måde, Rømer kan have inddelt sine termometre på, er følgende: Først sættes to mærker ved vands fryse- og kogepunkt, derpå gættes på, hvor 0-punktet skal være. De 60°, der skal være mellem 0- og kogepunkt, deles 3 gange i halve (8 intervaller á 7½°Rø). Nu undersøges, om vands frysepunkt er ud for 7½° hvis der er gættet godt, er det; hvis ikke, prøves med et andet 0-punkt. Resten af inddelingen, de 60°, svarer til delingen af en gradbue, det har nok ikke voldt Rømers instrumentmagere problemer. Efter afsnittet om længdeudvidelser bruger Rømer sine målinger til at udregne, hvor meget hans gradbue og tidsmåler påvirkes; gradbuen på husinstrumentet udvider sig 58½ buesekund ved en normalstigning af temperaturen på 12°Rø; uret går ca. 1 sekund langsommere per døgn ved en temperaturstigning på 1°Rø.
Han gennemgår konstruktionen af termometre, både teoretisk og, heldigt for os, også med taleksempler. Da eksemplerne må formodes at have noget med virkeligheden at gøre, kan man benytte dem til at finde målene på originaltermometrene. I det følgende vil vi gå ud fra, at Rømers termometerskala var fastlagt ved vands fryse- og kogepunkt. Da der imellem de to fikspunkter er 52½°Rø får vi at 1°Rø = 1,905°C. Rømer viser6) hvordan han beregner sig frem til dimensionerne af et termometer. Efter en teoretisk del kommer han med et taleksempel, og af det fremgår, at termometret består af en hul glaskugle med et påsmeltet glasrør. Rørets indre diameter, målt med en indsuget kviksølvdråbe, hvis længde og derefter vægt er målt, er 0,43 lin. rørets længde er 18". Kuglens diameter er målt til 6,30 lin., om der menes den ydre eller indre diameter fremgår ikke; men da hele afsnittet handler om rumfangsforhold menes der sikkert den indre diameter. Rømer når frem til, at ved en temperaturstigning på 10°Rø vil termometerspritten stige 12,17 lin. = 2,65 cm, og altså udvide sig 0,018 cm3. Hvis vi antager, at røret ved 15°C er ca. kvartfuldt, vil der være ca. 1.44 cm3 væske i termometret. Den relative udvidelse er derfor 0,018 cm3/1,44 cm3 =0,013 per 10°Rø, og hvis 10°Rø = 19,05°C, bliver rumudvidelseskoefficienten for termometervæsken efter Celsiusskalaen 66,7*10-5 °C-1. Ved sammenligning7) med massefylder for ethanol/vand ved forskellige %'er og temperaturer - samt lidt interpolation - fås, udfra massefylden ved 15°C og 25°C, at den "spiritus vini", der er benyttet, har indeholdt ca. 32 % (vægt) ethanol. Det har sandsynligvis været en almindelig brændevinsstyrke; i hvert fald foreslår Reaumur8) langt senere, at der anvendes alkohol med en sådan styrke, at rumudvidelseskoefficienten er 80*10-5 °C-1, hvilket svarer til ca. 40 % (vægt). Reaumur får iøvrigt mange steder æren for opfindelsen af sprittermometret.
Hele temperaturskalaen fra 0 til 60 har været 6*2,65 cm = 15,9 cm lang, så usikkerheder i kuglen
eller i alkoholprocenten har Rømer taget højde for. Et andet af hans taleksempler giver en skala
der er 10" lang (6*20 lin.), en længde som hans tegning tyder på, at han har prøvet at ramme
(pol.="). |
|
| Da der mellem 0 og 100°C er 1,9 °C/°Rø i gennemsnit, og udvidelsen af en alkohol/vand-blanding
ikke er proportional med temperaturen, må den søgte omregningsfaktor ligge noget over 1,9, og
det ses at udregningen passer pænt med den ovenfor, 32%(vægt)= 39%(vol). Man kan måske undre sig over, at Rømer brugte alkohol og ikke en anden væske; han benyttede jo kviksølv til at undersøge rørdiametre med, og Halley10) havde foretaget forsøg med kviksølvs udvidelse (1688). Forklaringen kan være, at kviksølv kun har en udvidelseskoefficient på 18,1*10-5 °C-1 og derfor stiller store krav til et konstant samt lille tværsnit af røret, hvis da ikke termometerkuglen gøres ekstra stor og dermed meget tung. Først Fahrenheit var så dygtig en glasmager, at han kunne tillade sig at bruge kviksølv; det var nemmere at fylde termometre med kviksølv og Fahrenheit opdagede, at ved målinger med kviksølvtermometre blev hans varmemålinger mere forståelige. Vand ville være ubrugeligt, da det fryser ved en for høj temperatur og kun har en trediedel så stor udvidelseskoefficient som 32% alkohol, samt næsten ingen rumfangsændring mellem 0°C og 10°C. |
 I Fahrenheits brev til Boerhaave (hollandsk kemiker), sendt fra Amsterdam d. 17. april 172911),
beskrives hans besøg hos Rømer (han var 22 år og Rømer 64 år gammel). Han fortæller, at Rømer
ansporede ham til at forbedre termometeret; det skete, da han en morgen i året 1708 hjemme hos
Rømer så flere termometre stå i isvand og senere i blodvarmt vand (at der skrives stå, tyder på,
at termometrene har været nedsænkede i længere tid ;det er nødvendigt, hvis de indeholder meget
termometervæske); de to punkter, hvor termometervæsken havde nået til, blev afmærket på dem
alle. Derpå blev halvdelen af afstanden mellem de to punkter fundet og overført neden under punktet mærket isvands temperatur, og til sidst blev hele termometret inddelt med 0 nederst, 7½ ved
vands frysepunkt og 22½ ved det varme vands temperatur.Fahrenheits beretning tyder på, at Rømer har fremstillet termometre, der ikke gik op til kogepunktet. Han skriver derudover, at han først fremstillede termometre magen til Rømers, men senere delte hver Rømergrad i 4, så han fik frysepunktet til 30°F og blodvarmen til 90°F (60 grader imellem; gad vide om han misforstod noget ?). I 1717 ændrede han de 90 til 96 og de 30 til 32, sikkert fordi det er lettere at underinddele de tal i hele grader.
En grund til at Rømer fremstillede termometre kan være, at han, ifølge svenskeren Wallerius, som
besøgte København i 170812), havde mistet sin indtægt på 2000 rdl. fra kongen, og derfor sammen
med sin assistent Schiwe, som var den der modtog besøget af Wallerius, bl. a. måtte ernære sig ved termometerfremstilling. Eventuelle købere ville kun interessere sig for "normale" temperaturer, hvorfor de
fremstillede termometre kun skulle vise sådanne. |
 |
Ikke alle væsker er lige velegnede; Fahrenheits store fortjeneste, inden for termometrien, var brugen af kviksølv som termometervæske, idet dets udvidelseskoefficient er meget lidt temperaturafhængig. Dette gør, at væsken udvider sig næsten liniært med temperaturen. Rømer brugte en ethanol/vand-blanding som termometervæske. Blandingens udvidelseskoefficient er ret temperaturafhængig og det må man tage hensyn til, når hans målinger skal vurderes. Væsken, han brugte, indeholdt ca. 32% (vægt) ethanol, svarende til ca. 39% (vol.), udvidelseskoefficienter for -20°C til 40°C14), og tallene for 40°C til 60°C15). Uden for det nævnte område er der ekstrapoleret ud fra en antagelse af, at udvidelseskoefficienten vokser proportionalt med temperaturen T(ßT = ß1 + ß2*T), hvilket betyder, at udvidelsen ved 100°C er noget usikker; ß1 og ß2 er bestemt ud fra opgivelserne fra -20°C til 60°C. De er på denne måde bestemt til 5,34*10-4 °C-1 og 2,39*10-6 °C-2. Alternativt kan der konstrueres et lukket termometer efter Rømers anvisning16); da det er usikkert hvor meget luft, der står oven over væsken i et sådant, sammenlignet med et originaltermometer, er målingen usikker. Rømer Museet har dog ladet en rekonstruktion forfærdige og måling på den viser pæn overensstemmelse med disse overvejelser. Udvidelsen fra vands frysepunkt til kogepunktet er delt i 7 dele (efter P. Horrebows bemærkning17)); en af disse dele er ført ned under vands frysepunkt, og derved er de 0°Rø fundet. Af tabellerne fremgår følgende: |
|
| Hvis vurderingen af kurvens forløb over 60°C synes for grov, skal det bemærkes, at en lidt anderledes vurdering kun ændrer fastlæggelsen af Rømergraderne en smule, en anden vurdering af
ethanol/vand procenten vil også kun have ringe indflydelse på fastlæggelsen af temperaturskalaen.
Da det i begyndelsen af 1700-årene var vanskeligt at måle ethanolprocenten, må det antages at den
har varieret fra termometer til termometer. Rømer kunne have brugt en flydevægt til måling af procenten, men trods ihærdig søgen er der ikke fundet noget om det i "Adversaria".
De 22,5 og 7,5 var praktiske, når 0-punktet skulle findes på dem, og det er så tydeligt "korte" termometre Fahrenheit har set ved sit besøg i København. Derudover viser tallene, at Rømers 0-punkt må rykkes kraftigt ned; det betyder, at hans (eller en elevs) temperaturkurve (verdens ældste) fra fimbulvinteren 1708/0919) bliver mere forståelig. |
 |
|
Der findes fra denne vinter forskellige beretninger; eksempelvis kunne de tungeste læs køres over Storebælt; d.11/3 gik to husmænd fra Falster til Warnemünde, d.16/3 gik to tjenere fra Bornholm til Simrishamn, så sent som d. 9/4 kunne man gå over Øresund til Sverige, og i Københavns Havn nåede
isen en tykkelse på 27" (73 cm)20); alt i alt må denne vinter kunne sammenlignes med vinteren 1942,
hvor den laveste temperatur blev målt til ca. -32°C. Når man tager hensyn til, at det termometer, Rømers temperaturkurve er målt med, sandsynligvis har befundet sig i hans vindue i husobservatoriet eller i kammeret øverst i Rundetårn (det var på de steder, der efter hans død blev registreret termometre), betyder det, at de målte temperaturer har ligget et stykke over de reelle. Målingen bliver således mere forståelige med et 0-punkt på -22,5°C end med -14.3°C, som det altid tidligere har været hævdet. Der er i regningerne ovenfor taget hensyn til termometerbeholderens rumfangsændring med temperaturen, der er regnet med udvidelseskoefficienten 3*10-5°C-1 for glas. |
| Derpå fyldes kuglen med luft, det afspærres med en lille dråbe (kviksølv?) i røret og det viser sig, at ved en opvarmning fra 8°Rø til 11°Rø skubber luftmængden dråben 12" op. Udfra forsøgsresultaterne finder Rømer, at ved en opvarmning på 10°Rø vil luft udvide sig 1/9 af sit oprindelige rumfang, og vand udvide sig 1/200 af sit oprindelige rumfang. Tallene er svære, at få til at stemme med moderne værdier for stoffernes udvidelse, undtagen hvis man antager, at han havde flyttet sin temperaturskala så 0°Rø kom til at svare til vands frysepunkt; en anden forklaring kan være, at den relative fejl på luftmålingens temperaturstigning har været betydelig, da den målte temperaturforskel er lille. Sammenligning med moderne rumudvidelseskoefficienter viser, i overensstemmelse med afsnittet om Rømers termometerskala, at antallet af Celsiusgrader per Rømergrad har været væsentlig større for lave end for høje temperaturer. |
| 1) Adv, s. 119. 2) CRC Handbook of Chemestry and Physics, 62'nd edition. 3) Kemiske og fysiske tabeller, O. V. Rasmussen, 1971. 4) Adv, s. 233. 5) Oeuvres complètes de Christiaan Huygens VIII, La Haye 1899, brev nr. 2366, her fremgår at Huygens i 1684 afmærker vands kogepunkt på termometre; se også i "Ti Rømer Facetter", red. Claus Thykier, ISBN 87-983081-1-4, s. 101. 6) Adv, s. 202. 7) Kaye og Laby (fysiske og kemiske tabeller), 1968, side 154. 8) Temperaturbegrebets udvikling gennem tiderne, afhandling af Kirstine Meyer, 1909. 9) EF's brugstavler over ethanol fra 27. juli, 1976, udgivet 1978, ISBN 92-825-0147-7. 10) Temperaturbegrebets udvikling gennem tiderne, afhandling af Kirstine Meyer, 1909, s. 62. 11) Fahrenheit's letters to Leibniz and Boerhaave, ved Pieter van der Star, Leiden 1983, side 171. 12) Dansk Astronomi gennem 400 år, red. Claus Thykier, side 434. 13) Adv, s. 11. 14) EF's brugstavler over ethanol fra 27. juli, 1976, udgivet 1978, ISBN 92-825-0147-7. 15) International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology (New York: Mc Graw Hill, 1933) 16) Adv, s. 210. 17) Adv, s. 210. 18) CRC Handbook of Chemestry and Physics, 62nd edition. 19) Adv, s.214. 20) Temperaturbegrebets udvikling gennem tiderne, afhandling af Kirstine Meyer, 1909,s. 58. 21) Adv, s. 11. |