مقياس نيوتن

مقياس نيوتن هو مقياس لدرجة الحرارة ابتكره إسحاق نيوتن عام 1701. ^{[ 1 ] [ 2 ]} أطلق نيوتن على جهازه اسم " مقياس حرارة "، لكنه لم يستخدم مصطلح "درجة الحرارة"، بل استخدم مصطلح "درجات الحرارة" ( gradus caloris ). يُمثل منشور نيوتن أول محاولة لتقديم طريقة موضوعية لقياس (ما سيُعرف لاحقًا باسم) درجة الحرارة (إلى جانب مقياس رومر الذي نُشر في نفس الفترة تقريبًا). باستخدام نيوتن لنقاط انصهار سبائك معادن مختلفة مثل البزموت والرصاص والقصدير ، كان أول من استخدم نقاط انصهار أو تجمد المعادن في مقياس درجة الحرارة. كما فكّر في فكرة الصفر المطلق . ^{[ 3 ]} من المرجح أن نيوتن طوّر مقياسه للاستخدام العملي وليس بدافع الاهتمام النظري بالديناميكا الحرارية. تم تعيينه أمينًا لدار سك العملة في عام 1695، ورئيسًا لدار سك العملة في عام 1699، ومن المرجح أن اهتمامه بنقاط انصهار المعادن كان مستوحى من واجباته المتعلقة بدار سك العملة الملكية .

استخدم نيوتن زيت بذر الكتان كمادة لقياس درجة الحرارة، وقاس تغير حجمه مقارنةً بنقاط مرجعية. حدد الصفر على مقياسه كـ"حرارة الهواء في الشتاء التي يبدأ عندها الماء بالتجمد" ( Calor aeris hyberni ubi aqua incipit gelu rigescere )، وهو ما يُشابه معيار مقياس سيليزيوس الحديث (أي 0  درجة مئوية = 0  درجة مئوية)، لكنه لم يحدد نقطة مرجعية ثانية. ورغم أنه ذكر "الحرارة التي يبدأ عندها الماء بالغليان" وهي 33، إلا أن هذه القيمة ليست مرجعًا دقيقًا. تشير قيم درجة حرارة الجسم ودرجة تجمد الماء وغليانه إلى معامل تحويل بين مقياس نيوتن ومقياس سيليزيوس يتراوح بين 3.08 (12  درجة مئوية = 37  درجة مئوية) و3.03 (33  درجة مئوية = 100  درجة مئوية)، ولكن نظرًا لأن النقاط المرجعية القابلة للتحقق الموضوعي تُنتج بيانات غير قابلة للتوفيق (خاصةً عند درجات الحرارة المرتفعة)، فإنه لا يمكن إجراء "تحويل" واضح بين المقياسين. ^{[ 4 ]}

يمكن استخدام مقياس حرارة الكتان حتى درجة انصهار القصدير. أما عند درجات الحرارة الأعلى، فقد استخدم نيوتن قطعة حديد سميكة بما يكفي، سخّنها حتى احمرّت ثم عرّضها للهواء. وُضعت على هذه القطعة عينات من المعادن والسبائك، التي انصهرت ثم تصلّبت عند التبريد. بعد ذلك، حدّد نيوتن "درجات حرارة" هذه العينات بناءً على أوقات التجمّد، وربط هذا المقياس بمقياس الكتان بقياس درجة انصهار القصدير في كلا النظامين. قاد هذا النظام الثاني للقياس نيوتن إلى استنتاج قانونه لانتقال الحرارة بالحمل ، المعروف أيضًا بقانون نيوتن للتبريد .

يقدم نيوتن في منشوره 18 نقطة مرجعية (بالإضافة إلى مجموعة من درجات حرارة الهواء المناخية)، والتي يصنفها بنظامين، أحدهما في متوالية حسابية والآخر في متوالية هندسية، على النحو التالي:

• نبذة عن علم القياس والمعايرة
• مقارنة مقاييس درجة الحرارة
• قائمة وحدات القياس القديمة

• صورة للوحة دعم ترمومتر عتيقة تعود إلى حوالي عام 1758 - عليها علامات بأربعة مقاييس؛ الأول هو مقياس نيوتن.