Čas i vzdálenost lidé měřili od pradávna, zřejmě od pravěku. Střídání denních i nočních dob se dá snadno spočítat, stejně tak se dá zjistit, kolik kroků nebo loktů něco měří. Ale co teplota – jak se měřila a proč vlastně?
Proč měříme teplotu ve stupních Celsia? Boj o stupnice stále nemá vítěze
Zima na teplotních stupnicích (zdroj: ČT24)
Ve skutečnosti nejspíš starověké národy teplotu vůbec neměřily. Jako jeden z prvních se tomuto tématu věnoval otec přírodovědy Aristoteles, který si uvědomil, že teplota se dá měřit – a současně pochopil, že zatím neexistuje žádný názor, který by ji měřit mohl. To pak trvalo mnoho staletí – vlastně až do novověku, kdy se začala zlepšovat úroveň techniky.
První vynález, který „ukazuje teplotu“, představil slavný Galileo Galilei v roce 1596. Jde možná o jeho nejdůležitější objev, přesto se na něj v jeho životě zapomíná. Nejedná se ovšem o první teploměr, ale termoskop, tedy teploměr bez stupnice. O dvacet let později z něj opravdový teploměr se stupnicí udělal benátský vědec Santorio Santorio. Od té doby se používá celá řada stupnic, první normalizovaná od roku 1650. K čemu se používají a proč některé přežívají až dodneška?
Newtonova stupnice
Jejím autorem je Isaac Newton, který ji světu představil v roce 1701. Pro teploměr, který ji měřil, použil jako náplň olej z lněných semínek, který na teplotu reaguje změnou objemu. Byla určena pro praktické užití. Nulu stanovil jako „teplotu vzduchu v zimě, kdy voda začíná mrznout“, což se ujalo natolik, že to přežilo i v dnes nejužívanější stupnici Celsiově. Stupně 4,5 a 6 popsal jako „teplotu vzduchu v létě“, 12 jako „nejvyšší teplotu, jakou teploměr ukáže při kontaktu s lidským tělem“.
Réamurova stupnice [ °Ré]
Jejím autorem je francouzský fyzik René Antoine Ferchault de Réaumur. Pro měření využil alkoholový teploměr, kde byl náplní etanol. 0 °Ré byla stejně jako u Newtona teplota mrznutí vody, 80 °Ré teplota varu vody. Tato stupnice byla používaná především v Evropě, ve Francii až do roku 1790, přes ni se přešlo na stupně Celsia. Dnes se používá jen výjimečně, například při měření teploty mléka při výrobě sýra v několika tradičních firmách v Itálii a Švýcarsku a také v Nizozemsku při tradiční výrobě cukrového sirupu.
Fahrenheitova stupnice [ °F]
Vymyslel ji německý fyzik Daniel Gabriel Fahrenheit, který teplotu měřil pomocí prvního rtuťového teploměru roku 1714. Tento přístroj byl mnohem přesnější, než do té doby používané lihové teploměry, díky získané přesnosti se Fahrenheit rozhodl pro menší rozestup stupňů. Nula byla stanovena jako nejnižší teplota, kterou Fahrenheit dokázal v roce 1714 simulovat v laboratoři, tedy -17,8 °C. Druhou referenční hodnotou se stala teplota krve zdravého muže (98 °F) později byly tyto hodnoty změněny na bod tání ledu (32 °F) a teploty varu vody (212 °F). Stupnice byla rozšířená především v anglosaských zemích, ve většině z nich ji v průběhu 60. a 70. let 20. století nahradila Celsiova stupnice. Dnes se používá už jen v USA a v přidružených zemích – což je Belize, Kajmanské ostrovy, Bahamy, Palau a částečně i v Kanadě. Pro zajímavost: Původní teploměr vyrobený přímo Fahrenheitem má dnes hodnotu přes 2 miliony korun.
Fahrenheitova stupnice se používá jen v USA a v přidružených zemích
Celsiova stupnice [ °C]
Autorem nejznámější a nejpoužívanější stupnice byl švédský astronom Anders Celsius. Ten vyvinul rtuťový teploměr se stupnicí, která je definována dvěma body: teplotou tání a varu vody. Původně byla Celsiova stupnice převrácená (bod varu 0 °, bod tání 100 °), a to kvůli záporným hodnotám, kterým se chtěl Celsius vyhnout. Jeden stupeň tak tvoří setinu (latinsky centum) zvoleného intervalu. Odtud původní název centigrádní stupnice. Po Celsiovi byla pojmenována až v roce 1948. Do podoby, kterou známe dnes, přetvořil stupnici švédský biolog Carl Linné.
Kelvinova stupnice [ K]
Stupnici sestavil skotský fyzik lord Kelvin, občanským jménem William Thomson v roce 1848. Jeho stupnice je absolutní – začíná absolutní nulou (-273,15 °C). Velikost stupně převzal Kelvin z Celsiovy stupnice – velikost stupňů je tedy na rozdíl od Fahrenheitovy stupnice stejná. Důvodem vzniku nového systému bylo odstranění záporných hodnot při fyzikálních výpočtech. Právě ve fyzice a jí příbuzných vědách se z těchto důvodů používá dodnes. Jediná ze všech stupnic se neoznačuje ve stupních, ale přímo v Kelvinech. Pokud ale narazíte na stupně Kelvina ve starší knize, není to špatně, až do roku 1968 to bylo přípustné.
Rankinova stupnice [ °R]
Dnes prakticky neznámá stupnice, kterou sestavil fyzik William John Macquorn Rankine, vznikla v roce 1859. Je stejně jako Kelvinova stupnice absolutní, velikost jednoho stupně ale Rankine převzal z Fahrenheitovy stupnice. Dnes se používá jen výjimečně v USA při měření teplotních změn v inženýrských oborech.