Ole Rømers arbejder om varmelæreOle Rømers arbejder om varmelære er udført, efter at han var vendt tilbage til København i 1681. De vedrørte især konstruktion af overensstemmende termometre og bestemmelse af metallers varmeudvidelse. 1. Ole Rømers arbejde med termometreFør år 1700 var der ikke konstrueret to termometre, der stemte overens. Der var mange årsager til, at forskellige termometre ikke viste det samme. En hovedårsag var, at man ikke havde to veldefinerede fixpunkter at gå ud fra. F.eks. benyttede Fahrenheit 3 fixpunkter, af hvilke det ene var en sund mands legemstemperatur målt i armhulen. En anden fejlkilde var, at man ikke tog hensyn til, at de benyttede termometerrør ikke havde konstant tværsnitsareal. I 1702 havde Rømer konstrueret pålidelige overensstemmende termometre. Vi beskriver nu, hvordan Rømer kan have båret sig ad.
De 8° blev formodentlig valgt, fordi Rømer først havde tænkt sig at bruge temperaturen af en fryseblanding (måske is-salt-vand) som fast nulpunkt. Dette valg gav så vands frysepunkt temperaturen 8°. Senere bestemte Rømer sig til i stedet at bruge vands frysepunkt som fixpunkt, men han beholdt de 8° som gradtal for frysepunktet. Den naturlige forklaring på, at Rømer valgte tallet 60 som gradtal for vands kogepunkt, er sandsynligvis, at tallet 60 siden oldtiden havde været brugt som grundtal. Babylonerne brugte det i deres talsystem, og derfra bredte det sig ind i astronomi og matematik. Vinkelmålet en grad blev delt i 60 minutter, og en time blev også delt i 60 minutter. I 1708 var Fahrenheit på besøg hos Rømer i København, og han lærte der, hvordan man kan lave overensstemmende termometre. Fahrenheit forstod dog ikke, at Rømer brugte vands kogepunkt som fixpunkt. At Fahrenheit lærte det af Rømer, dokumenteres af et brev fra Fahrenheit til en vis Boerhaave, dateret 17. april 1729. Du kan læse brevet her. I vinteren 1708-1709 benyttede Rømer sine termometre til at få tegnet en kurve, der viser temperaturvariationerne i København i perioden 26. december til 26. april. Da det er verdens første temperaturkurve, viser vi den her. Som bekendt kan man ikke sammenligne højden af Rundetårn med højden af et tordenskrald. Bl.a. derfor har man forskellige enheder for lydstyrke og længde. I den forbindelse er det tankevækkende, at ordet grad og tegnet ° begge benyttes om både vinkelmål og temperaturmål. På de fleste europæiske sprog benyttes en variant af ordet grad både om vinkelmål og temperaturmål. Denne tradition går i hvert fald tilbage til 1667, se Kirstine Meyer, 1909, p. 51 i referencerne. I Tjekkiet bruger man ordet stupeň både om temperatur og vinkelmål, og i Kina hedder begge dele du. Hvis denne tradition er verdensomspændende, tyder det meget på, at en temperaturenhed kun er fastlagt i Europa. 2. Ole Rømers arbejde med metallers længdeudvidelse ved opvarmning Da Rømer var den første, der var i besiddelse af et pålideligt temperaturmål, var han også den første, der overhovedet var i
stand til at besvare spørgsmål om, hvordan forskellige ting afhænger af temperaturen. En af de ting, som Rømer arbejdede med,
var metallers
længdeudvidelse ved opvarmning. Han tog 7 stænger, der alle var 3 fod lange (ca. 1 meter). Stængerne var lavet af guld, kobber,
sølv, tin, bly, jern og glas.Stængernes længdeudvidelse blev målt med en "enhed" på ca.
1/7 mm. Rømer kaldte denne enhed en "del". Han
opvarmede hver stang fra 6½° til 30½°, målt på Rømers termometer, og fandt følgende længdeudvidelser målt i dele:
I sidste linie viser vi moderne tal for udvidelsen, stadig målt i Rømers dele. I betragtning af, at det er den første måling af sin art, synes vi, at resultaterne er imponerende. Rømer brugte resultaterne inden for to områder: Dels studerede han temperaturens indflydelse på pendulures gang. En temperaturstigning gør penduler længere, og det bevirker, at uret går langsommere. Og så undersøgte han udvidelsens betydning for de gradskalaer, som sad på hans astronomiske instrumenter. På Rømers tid var det matematiske formelapparat under kraftig udvikling, men Rømer brugte det næsten ikke. I hans manuskripter er der
lejlighedsvis et bogstavnavn for et tal, et rodtegn, eller en brøk med bogstaver. Når man ser hans udregninger vedrørende varmeudvidelse,
er der ingen tvivl om, at han vidste, at udvidelsen er proportional med længden, og at han formodede, at udvidelsen er proportional
med temperaturen.
I dag definerer vi et stofs længdeudvidelseskoefficient α som udvidelsen af en stang på en cm ved en grads opvarmning. Og når
vi så skal finde længden lt af en stang ved t grader, udtrykt ved længden l0 ved 0 grader,
bruger vi længdeudvidelsesformlen Rømer regner, som om han brugte denne formel, men han er altså ikke fortrolig med formelapparatet.
|