ΙΣΤΟΡΙΑ, ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ & ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ

Αρχική » Λάζος Παναγιώτης

Λάζος Παναγιώτης

Διαφορικά θερμόμετρα. Αρχές λειτουργίας και χρήση τους στα σχολεία τον 19ο αιώνα. Σύγχρονες παραλλαγές τους και προτάσεις για τη χρήση τους στη διδασκαλία εννοιών της φυσικής

Η παρούσα εργασία ακολουθεί την ιστορική εξέλιξη μιας σειράς επιστημονικών οργάνων, συγκεκριμένα των διαφορικών θερμομέτρων, με αφορμή την παρουσία σχετικών οργάνων στις συλλογές ελληνικών σχολείων της Κωνσταντινούπολης τον 19ο αιώνα. Η λειτουργία τους βασίζεται στις ελαστικές ιδιότητες των αερίων και συγκεκριμένα στην εξάρτησή τους από τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Παρουσιάζονται, επίσης, σύγχρονες παραλλαγές που, αν και έχουν τη μορφή απλών παιχνιδιών χαμηλού κόστους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον εκπαιδευτικό στη διδασκαλία εννοιών της φυσικής προσελκύοντας αποτελεσματικά το ενδιαφέρον των μαθητών.

Οι έννοιες του «ζεστού» και του «κρύου» είναι ανάμεσα στις πρώτες έννοιες που αντιλαμβάνεται ένας άνθρωπος από τη βρεφική κιόλας ηλικία. Ο δρόμος από τις συγκεκριμένες έννοιες μέχρι εκείνη της θερμοκρασίας υπήρξε μακρύς. Είναι χαρακτηριστικό πως η πρώτη προσπάθεια για τη μέτρηση της θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκε μόλις το 1581 από τον Γαλιλαίο.

Τα διαφορικά θερμόμετρα των Benjamin Thompson και John Leslie εφευρέθηκαν ταυτόχρονα το 1803 και είναι εξαιρετικά ακριβή όργανα που επιτρέπουν τη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας ανάμεσα σε δύο γυάλινες σφαίρες. Χρησιμοποιούνταν στο πρώτο τέταρτο του 19ου αιώνα σε μια σειρά πειραμάτων μελέτης της «θερμικής» ακτινοβολίας (όρος του 19ου αιώνα που σήμερα θα περιλάμβανε την υπέρυθρη ακτινοβολία χωρίς όμως να περιορίζεται σε αυτή) συχνά σε συνεργασία με τον «κύβο του Leslie», έναν μεταλλικό κύβο γεμάτο με ζεστό νερό που λειτουργούσε ως πηγή εκπομπής της «θερμικής» ακτινοβολίας. Τα διαφορικά θερμόμετρα αντικαταστάθηκαν αργότερα από τη θερμοπύλη των Nobili-Melloni αλλά παρέμειναν σε χρήση στη διδασκαλία της πειραματικής φυσικής σε όλη τη διάρκεια του 19ου αιώνα.

Η αρχή λειτουργίας των διαφορικών θερμομέτρων απαντάται σε μια από τις λιγότερο γνωστές επιστημονικές προσφορές του διάσημου Benjamin Franklin, που αναφέρεται στα βιβλία υλικού των σχολείων ως «ζέον του Φραγκλίνου». Η δομή της θυμίζει έντονα το διαφορικό θερμόμετρο Leslie, ή για την ακρίβεια συμβαίνει το αντίστροφο εφόσον πρόκειται για πρότερη διάταξη. Το «ζέον» δεν όργανο μέτρησης αλλά ένα απλό και εντυπωσιακό όργανο επίδειξης της σχέσης θερμοκρασίας και πίεσης ατμών ενός υγρού σε κλειστό δοχείο. Χρησιμοποιήθηκε σε ευρεία κλίμακα στη διδασκαλία  της πειραματικής φυσικής και απαντάται σε όλα τα ελληνικά σχολεία της Κωνσταντινούπολης.

Σήμερα, η αρχή λειτουργίας των διαφορικών θερμομέτρων επιζεί σε δύο εντυπωσιακά παιχνίδια χαμηλού κόστους, το «βραστήρα χειρός» και το «πουλί που βουτά». Το πρώτο είναι μια σύγχρονη εκδοχή του «ζέοντος του Φραγκλίνου» και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διδασκαλία εννοιών όπως η πίεση ατμών και η θερμοκρασία ενώ το δεύτερο είναι μια απλούστατη θερμική μηχανή που εκπλήσσει τους μαθητές και προσελκύει το ενδιαφέρον τους.

Advertisements