Thermoscoop
 
Een thermoscoop is een instrument dat is ontworpen om temperatuurverschillen te detecteren. In tegenstelling tot de thermometer laat de thermoscoop het niet toe om deze verschillen absoluut (in kwantitatieve gegevens) te meten. Historisch gezien is het een apparaat om de toename van het volume van een bepaalde hoeveelheid lucht in een container aan te tonen wanneer deze container wordt verwarmd en de afname ervan wanneer de container wordt afgekoeld.

Het woord "thermoscope" komt voor het eerst voor in de verhandeling "Sphaera mundi seu Cosmographia demonstrativa", gepubliceerd in Bologna in 1620. De auteur, Giuseppe Bianconi, hoogleraar wiskunde in Padua sinds 1603, kent Galileo goed, die hoogleraar wiskunde is aan de universiteit van deze stad tussen 1592 en 1610. Bianconi verwijst dus naar het instrument dat bekend zal worden onder de naam Thermoscope of Galileo.

Een speciaal type thermoscoop, bedoeld om zeer kleine temperatuurverschillen tussen twee naburige plaatsen te meten, werd aan het begin van de 19e eeuw bijna gelijktijdig uitgevonden door de Schotse natuurkundige John Leslie en door de Amerikaan Benjamin Thompson, graaf van Rumford. Dit instrument wordt ook wel een differentiële thermometer genoemd.
 
Thermoscopen uit de oudheid
 
Philo van Byzantium (3e eeuw voor Christus)
In de verhandeling over banden geeft Philo van Byzantium de eerste beschrijving van een thermoscoop. Het is een loden ballon, leeg (gevuld met lucht) met een strakke stop. Een glazen buis heeft een uiteinde dat in verbinding staat met de kolf door door de stop te gaan, en het andere uiteinde dat in een vaas vol water stort. Wanneer het apparaat in de zon wordt geplaatst, zet de lucht in de ballon uit en ontsnapt, waardoor er bellen in het vat met water verschijnen. Geplaatst in de schaduw, stijgt het water uit de vaas in de buis. Philo leidt hieruit af dat vuur wordt geassocieerd met lucht en dat het het aantrekt. Philo benadrukt het fenomeen van de variatie van het luchtvolume als functie van de temperatuur, maar begrijpt het niet.
 
Reiger van Alexandrië (1e eeuw voor Christus)
De thermoscoop van Reiger van Alexandrië bestaat uit een doos vol water, met een opening waardoor deze communiceert met de atmosfeer. Het wordt bekroond door een ballon die gedeeltelijk gevuld is met water, voorzien van een verticale buis die in de doos steekt. Een andere buis, in een omgekeerde U, heeft een tak die in het water van de ballon stort, en de andere tak opent zich boven de doos. Wanneer het apparaat wordt blootgesteld aan de zon, duwt de lucht uit de ballon het water uit de ballon terug in de U-vormige buis, die in de doos druppelt. Als het apparaat in
de schaduw staat, stijgt het water in de doos in de ballon onder invloed van atmosferische druk.
 
Renaissance thermoscopen
 
Santorio thermoscoop
In 1612 kwam Santorio Santorio, vriend van Galileo en professor in de geneeskunde aan de Universiteit van Padua, op het idee om de thermoscoop van Galileo4 om te vormen tot een instrument voor het meten van de temperatuur van patiënten. Het bestaat uit een kleine glazen bol, die een constante hoeveelheid lucht vasthoudt, en die een open buis overstijgt, lang en smal, die in een vaas vol water stort. De patiënt legt de knobbel in zijn hand of in zijn mond. Onder invloed van temperatuur zorgt de variatie in luchtvolume ervoor dat het niveau van de waterkolom in de buis verschuift. Santorio hanteert twee vaste referentiepunten: de temperatuur van de sneeuw en die van de kaarsvlam, waartussen hij een uniforme decimale schaalverdeling vaststelt.
 
Het is nog niet echt een thermometer, want de werkelijke waarde van de verkregen gegevens is twijfelachtig: het systeem is open, gevoelig voor variaties in atmosferische druk die we toen nog niet vermoedden (we moeten wachten op Torriceli in 1644). Zijn thermoscoop was dus een thermometer die tevens als barometer fungeerde.
 
Ondanks dit nadeel laat het apparaat Santorio toe om aan te tonen dat het menselijk lichaam een ​​constante temperatuur heeft6 en dat het 's nachts niet afkoelt, zoals werd aangenomen. Santorio is dus de eerste die de mate van koorts meet en hun evolutie tijdens een ziekte volgt. Hij begrijpt dat het altijd nodig is om op dezelfde plaats van het lichaam te meten en dat het
nodig is om de minimale tijd te wachten die nodig is om de temperatuur van de thermoscoop in evenwicht te brengen met die van het lichaam.
 
Santorio thermoscoop
 
Demonstratie van een Galileo-thermoscoop
Museum voor Kunst en Ambachten
 
Moderne Galileo thermoscoop
 
Thermometers volgens Jean Leurechon
 
Galileo's thermoscoop 
De enige expliciete vermelding van de thermoscoop door Galileo is degene die hij maakt in een brief aan zijn vriend Sagredo. 
 
- "Wanneer de lucht in de bol samentrekt onder invloed van de kou, stijgt de wijn in de buis om het gecreëerde vacuüm in te nemen en wanneer de lucht wordt verwarmd, wordt deze ijler
   en neemt meer ruimte in zodat 'hij terugduwt en stuurt de wijn naar beneden. Kou is dus niets meer dan een afwezigheid van warmte. " 
 
De beste beschrijving die we hebben van een "Galileo-thermoscoop" en het gebruik ervan is die gegeven door Jean Leurechon van een apparaat dat hij een thermometer noemt, in hoofdstuk 76 van zijn werk "Récréation Mathématique", gepubliceerd in Pont-à -Monsoon in 1624 , dat wil zeggen tijdens het leven van Galileo (gestorven in 1642)  
 
Beschrijving 
Het apparaat bestaat uit een capillaire buis (een zeer dunne buis) die verticaal wordt gehouden, waarvan het bovenste uiteinde is vastgelast aan een kleine ballon (een kleine fles) en het
onderste uiteinde in een bak met gekleurd water of een andere vloeistof valt. 
 
 - "Het is een kristallen apparaat met een flesje bovenaan en onderaan een lange hals, of anders een heel dun pijpje, dat onderaan eindigt in een vaas vol water, of naar achteren gebogen is
   met een ander flesje. om water of sterke drank te gieten zoals je wilt. De figuur geeft het hele instrument beter weer dan het geschreven woord. 
 
- Doe in de onderste vaas wat likeur getint met blauw, rood of geel, of een andere kleur die niet te geladen is, zoals azijn, wijn, rood water of sterk water dat is gebruikt om koper te graveren. " 
 
Werking 
De variatie in het niveau van de vloeistof in de capillaire buis hangt af van de variatie in het volume, en dus de temperatuur, van de lucht die in de kolf wordt opgesloten. 
 
"Ik zeg eerst dat als de lucht die in de (bovenste) fles is ingesloten ijl of gecondenseerd wordt, het water duidelijk door de pijp zal stijgen of dalen, wat je gemakkelijk zult ervaren als je het instrument draagt ​​van een zeer hete plaats in een erg koude plek. Maar als u, zonder een plaats te verplaatsen, uw hand voorzichtig van bovenaf over de fles legt, is deze zo losgemaakt en
ziet hij er zo gevoelig uit voor elke indruk, dat u de fles nu net zult zien dalen. Water en, met de hand verwijderd, het zal langzaam naar zijn plaats stijgen. Wat nog meer opvalt als je de fles verwarmt met je adem, alsof je een woord in je oor wilt zeggen om het water op commando te laten zakken. 
 
De reden voor deze beweging is dat de verwarmde lucht in de buis schaars wordt en uitzet en meer ruimte wil hebben. Dit is waarom hij in het water knijpt en het naar beneden brengt. Integendeel, als de lucht afkoelt en condenseert, neemt deze minder ruimte in en daarom stijgt het water onmiddellijk, zodat er geen leegte blijft. "  
 
- 'Ten tweede zeg ik dat we op deze manier de graden van warmte en kou kunnen kennen die elk uur van de dag in de lucht hangen. Want afhankelijk van of de buitenlucht warm of koud is,
  wordt de lucht die in de fles opgesloten zit schaars en condenseert, stijgt en daalt (water). Zo zien we dat het water 's morgens heel hoog is gestegen, en dan, beetje bij beetje, tegen het
  middaguur naar heel laag gaat; en op de vespre ('s avonds) gaat het omhoog. Dus in de winter stijgt het zo hoog dat het bijna de hele pijp vult, maar in de zomer gaat het zo laag dat het bij
  warm weer nauwelijks in de pijp verschijnt. " 
 
Bruikbaarheid van een schaal 
Door een schaalverdeling in 64 graden langs de capillaire buis in te brengen, kunnen onder verschillende omstandigheden vergelijkende temperatuurmetingen worden verkregen. 
 `` Degenen die deze verandering in cijfers en graden willen bepalen, trekken een lijn helemaal door de buis en verdelen deze in 8 graden, volgens de filosofen, of 4 graden, volgens de doktoren,
   waarbij ze deze 8 in 8 onderverdelen. anderen hebben in alle 64 percelen. En op deze manier kunnen ze niet alleen onderscheiden in hoeverre het water 's ochtends,' s middags en op elk uur
   van de dag stijgt, maar we kunnen ook weten hoeveel de ene dag kouder of heter is dan de andere, door op te merken hoe vele graden stijgt of daalt het water. We kunnen de grootste hitte of
   kou in een jaar vergelijken met die van een ander jaar. U kunt zien hoeveel de ene kamer warmer is dan de andere. We kunnen een kamer, een oven, een oven altijd in gelijke warmte houden,
   zodat het water van de thermometer altijd op dezelfde graad blijft. " 
 
Kircher thermoscoop 
In 1643 publiceerde Athanase Kircher een boek met de titel "Magnes, sive de arte magnetica" waarin hij verschillende soorten instrumenten noemt die de gebruikelijke vorm hebben van lucht-water-thermoscopen. Hij beschrijft echter een origineel model waarin een verticale buis in een gesloten ballon stort die half gevuld is met water. Wanneer de lucht die boven in de ballon zit,
wordt verwarmd, zet deze uit en door de druk stijgt de vloeistof in de buis. We komen dichter bij de configuratie die de water- of alcoholthermometer zal aannemen.
 
Thermoscopen of differentiële thermometers (19e eeuw)  
 
Benjamin Thompson (1753-1814), graaf van Rumford, presenteerde zijn Rumford-thermoscoop onder de titel Mémoire sur la Chaleur op de openbare bijeenkomst van het National Institute op 6 Prairial Year 12 (25 juni 1804)
 
   “Met behulp van een instrument dat ik een thermoscoop noem, dat een buitengewone gevoeligheid heeft, heb ik niet
   alleen ontdekt dat lichamen bij alle temperaturen stralend zijn, maar ook dat de stralen van koude lichamen ook
   effectief zijn. Om hete lichamen af ​​te koelen. de stralen van de laatste zijn effectief bij het verwarmen van koude
   lichamen. " 
 
Twee kleine ballonnen zijn met elkaar verbonden door een U-vormig glazen capillair buisje In het horizontale buisje D zit een druppel wijngeest (gekleurde vloeistof) die als index dient.  Wanneer een van de ballonnen wordt verwarmd,
zet de lucht erin uit en beweegt de gekleurde wijsvinger naar de andere ballon. Dit apparaat maakt het mogelijk om "deze zeer kleine variaties  in de temperatuur van de lichamen, die worden veroorzaakt door de straling van de omringende lichamen, te meten, of liever te ontdekken".  
 
Als het instrument klaar is voor gebruik, wordt het als volgt gebruikt: 
Een van de twee ballen wordt gemaskeerd door lichtschermen, bedekt met verguld papier en daardoor beschermd tegen de invloeden (calorisch of koelend) van de warme of koude lichamen die aan de andere bal worden gepresenteerd; de lucht die deze laatste bevat, wordt ofwel verwarmd of gekoeld door een lichaam of is heter of kouder dan de thermoscoop, die er aldus aan wordt aangeboden; de elasticiteit van deze lucht wordt veranderd door deze temperatuurverandering, en de kleine kolom of de gedistilleerde wijnbel die zich in het horizontale deel van de buis bevindt, wordt in beweging gezet en gedwongen om een ​​ander station in te nemen. 
 
Diagram van de thermoscoop van Rumford, 1805).
 
 De bewegingsrichting van deze bel geeft de aard van de verandering aan die heeft plaatsgevonden in de temperatuur van de lucht die is opgesloten in de bal waaraan het lichaam wordt gepresenteerd, en de afstand die de bel aflegt is de maat voor de toename of afname. de afname van de elasticiteit, en dus van de temperatuur van deze lucht. 
 
 Als de bel weg beweegt van de bal waaraan het experimenterende lichaam is gepresenteerd, is het duidelijk dat de lucht die in de bal is ingesloten door de invloed van dit lichaam is verhit;
maar wanneer de geestenbel van wijn naar deze bal loopt, is het een bewijs dat de lucht in deze bal is afgekoeld. [...] 
 
De gevoeligheid van dit instrument is zo groot dat wanneer het op de temperatuur van 10 ° tot 12 ° van de Réaumur-thermometer is, de stralingswarmte van de hand, wanneer deze wordt gepresenteerd aan een van zijn ballen, op een afstand van 1 meter, is genoeg om de wijngeestbubbel van verschillende regels vooruit te helpen; en de koelende invloeden van een zwartgeblakerde metalen schijf, tien centimeter in diameter, bij de temperatuur van smeltend ijs, gepresenteerd op een afstand van achttien centimeter, zorgen ervoor dat de bel in de tegenovergestelde richting loopt, met een zeer zichtbare snelheid op het oog. "  
 
Leslie's thermoscoop 
John Leslie (1766-1832) vond een differentiële thermoscoop uit met een constructie die erg lijkt op die van Rumford.
 
Bronnen: Wikipedia-fr
  Categorieën: Meteorologische instrumenten I Weer A tot Z
 
web design florida