Zamanda yolculuk yapmayı sağlayan fütüristik bir makinemizin olduğunu ve sizi 1742 İtalya’sına gönderdiğimizi hayal edin. Bu zaman ve mekanda gündelik hayatta kullandığımız termometrenin mucidi Anders Celcius ile tanışma fırsatı yakaladığınızı varsayalım. Muhtemelen size; suyun 100 °C de donduğunu ve 0 °C de kaynadığını söyleyecekti!
Bugünkü bilgilerimizle çelişen bu durumun nedenini açıklamadan önce hazırsanız sizi 1596 yılına, termometrenin atası olan termoskobun mucidi Galileo’nun mekanına ışınlayarak başlayalım. Sonradan da, M.Ö.400 yılına, Sokrates’in çaylak öğrencisi Platon’un mekanına ışınlayarak, birlikte bir termometre yapalım…
Termometrenin Atası, Galileo’nun Termoskobu
Ünlü astronom Galileo Galilei, termometrenin öncüllerinden Termoskop’u icat etmiştir. Termoskop, Görsel 1‘de görüldüğü gibi kılcal bir cam borudan oluşmaktaydı. Sayısal ölçek sistemi olmadığı için; sıcaklıkları farklı ortamlar arasında kıyaslama yapmaya imkan veriyor ve böylelikle sıcaklığın, bir diğer ortama göre daha yüksek ya da daha düşük olduğunu gösterebiliyordu. Örneğin iki farklı odadaki sıcaklığı karşılaştırabilmek için kullanılıyordu.
Benedetto Castelli 1603 civarında Galileo’nun elinde gördüğü bu cihazla ilgili olarak 35 yıl sonra (1638 yılında) şunları yazmıştır: “Bir tavuğun yumurtası kadar küçük, yaklaşık 16 inç ( 40 cm ) uzunluğunda ve bir buğday samanı kadar ince, küçük bir cam şişe aldı ve şişeyi ellerinde ısıtıp ağzını ters çevirdi. Şişe ucunu içinde az miktarda su bulunan bir tekne içine koydu. Ellerinden gelen sıcağı şişeden çıkardığında, su bir anda boru içinde yükselmeye başladı ve teknedeki su seviyesinin üstüne çıktı “ [1]
Daha sonraları termometreye dönüşecek olan termoskobun üzerinde sayısal skala kullanarak bir ölçek geliştiren ilk kişinin kim olduğu hala tartışmalı bir konu olmakla beraber tartışma; olayları rakamlarla tanımlama tutkusuna sahip İtalyan bilim insanı Santorio ile Galileo üzerinde yoğunlaşmaktadır.
Celcius Termometresi Ve Diğerleri
Şimdi sizi 1742 yılına ışınlayalım ve İsveçli bir gökbilimci ve makalemizin kahramanlarından Anders Celcius ile tanışma fırsatı yakaladığınızı varsayalım. Celcius size yaptığı termometreyi anlatırken muhtemelen; suyun donma ve kaynama sıcaklıklarını sabit tutarak aradaki mesafeyi 100 eşit parçaya böldüğünü anlatacaktır.
Ancak, günümüzdeki termometrelerle bunu karşılaştırdığımızda termometre tepe taklaydı. Yani suyun erime sıcaklığı 100 °C ve kaynama sıcaklığı da 0 °C kabul edilerek yapılmıştı! Çünkü bu noktaların kabullenilişi tamamen keyfidir. Bundan 8 yıl sonra Celcius’un çaylak öğrencisi Carl Von Linne, kullanımda kolaylık olması amacıyla erime ve kaynama noktalarının değerlerini tersine çevirerek bugün kullanılan duruma getirdi. Böylece; santigrat adıyla bilinen Celcius derecelendirme sistemi ortaya çıkmış oldu.
Daha sonraları, suyun erime ve kaynama noktaları kullanılarak birçok termometre geliştirilmiştir. Kelvin, Fahrenhait, Reomür ..vs termometreler bunlardan en bilindikleridir. Görsel.2 ’de görüldüğü üzere; hepsinde ortak olan özellik suyun kaynama ve donma noktasını kullanmalarıdır. Arada kalan alanı Celcius 100 bölmeye, Fahrenhait 180 bölmeye, Reomür 80 bölmeye, Kelvin 100 bölmeye ayırmıştır.
Termometrelerde Neden Suyun Donma Derecesi Dikkate Alınıyor?
Sıkı durun şimdi sizi bu bilgilerle donattıktan sonra tarihin akışını değiştirmek üzere; Doğu ve Batı filozoflarının çoğunu etkileyen Sokrates’in zaman ve mekanına bir şişe civa ile ışınlayalım. Artık M.Ö.400 yılındasınız. Termoskop ve Termometre ile ilgili o tarihte bilinmeyen bu bilgileri Sokrates’e aktardıktan sonra size, kafasına takılan şu soruyu sorduğunu varsayalım: “Termometreler yapılırken neden suyun donma ve kaynama sıcaklıkları kullanılıyor? Neden başka bir sıvının donma ve kaynama sıcaklıkları değil?”
Bu sorunun yanıtı aslında çok basit. Su olmak zorunda değil. Başka sıvı da kullanılabilirdi. Ama biz her tarafta kullanılabilecek evrensel bir ölçek geliştireceksek dünyanın birçok yerinde rahatlıkla bulunan bir maddenin donma ve kaynama noktalarını almalıyız. Dünyanın ¾ ü su. Her tarafta su var. Bu gezegen üzerinde en fazla bulunan sıvı su değil de başka bir sıvı madde olsaydı, geliştireceğimiz ölçeklerde o sıvının donma ve kaynama sıcaklıklarını kullanacaktık.
Başka gezegenlerde zeki canlıların olduğunu varsayarsak muhtemelen onlar da çevrelerindeki sıcaklığı ölçmek için yöntemler geliştireceklerdir. Ama onlar yapacakları ölçüm cihazında gezegenlerindeki en fazla oranda bulunan sıvıyı kullanacaklardır. Tabi ki, bu düşünce deneyinde bu zeki yaratıkların bizim keşfedemediğimiz başka yöntemler keşfetme ihtimalini gözden kaçırmamak gerekir.
Hayali Alibaba Termometresi Yapalım
Son olarak, Sokrates’in öğrencisi Platonu yanına çağırdığını ve yeni bir termometre yapmasını istediğini varsayalım. Platon’un bunun için kolları sıvasını ve adına “Alibaba Termometresi” desin. Önce kılcal bir cam boru alıp içine sizin yanınızda götürdüğünüz civayı hapsetmesi gerekecektir. Bundan sonra deniz seviyesinde iken suyun donmaya başladığı sıcaklık ve kaynamaya başladığı sıcaklıkları kılcal boru üzerinde işaretlemesi gerekecek.
Önce donma sıcaklığını bulalım. Bunun için kılcal borunun bir ucunu buz+sıvı karışımı su içinde bekletelim. Sonunda civanın gösterdiği değeri suyun donma noktası olarak belirleyecektir. Burasını 100 Alibaba derece olarak işaretleyeceğini varsayalım. (Burayı istediği sayıdan başlatabilir. Platon burayı 100 değerinden başlattı.)
Şimdi sıra geldi kaynama noktasını belirlemeye. Deniz seviyesinde suyun kaynamaya başladığı andaki hizayı kılcal boru üzerinde işaretlemesi ve sayısal bir değer yazması yeterli olacaktır. Buna istediği bir değer verebilir. Buraya 500 değerini verdiğini varsayalım.
Son durumda Alibaba derecenin görünüşü Görsel 3 ‘de görüldüğü gibi olacaktır. 100 ve 500 arasını 400 eşit parçaya bölerek ölçeği hazırlamış olacaktır. Son durumda ( 1 atm basınçta); su, 100 Alibaba derece sıcaklıkta donuyor ve 500 Alibaba derece sıcaklıkta kaynıyor diyebiliriz.
Konuk Yazar: Ali Çağlar
Kaynaklar ve ileri okumalar
- [1] The Galileo Project: The Thermometer. Bağlantı: http://galileo.rice.edu/sci/instruments/thermometer.html (Erişim tarihi : 25.03.2024)
- [2] Who invented the thermometer?. Yayınlanma tarihi: 16 Şubat 2021. Bağlantı: http://www.brannan.co.uk/who-invented-the-thermometer, ( Erişim tarihi : 25.03.2024)
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
