Calibrazione di un termometro usando i due punti fissi di Celsius

Selezionare un tubo capillare di vetro a foro stretto di circa 30 cm di lunghezza, sigillato a un'estremità, con un piccolo bulbo serbatoio soffiato all'estremità sigillata. Il mercurio si espande linearmente con la temperatura in questo intervallo, rendendolo ideale per scale a divisione uguale. Celsius usò il mercurio anziché l'alcol perché il mercurio non bagna il vetro e ha un coefficiente di espansione quasi lineare tra 0°C e 100°C.

Riscaldare delicatamente il bulbo di vetro per espandere l'aria intrappolata, poi capovolgere l'estremità aperta in un recipiente di mercurio. Man mano che il bulbo si raffredda, la pressione atmosferica spinge il mercurio nel tubo. Ripetere fino a quando il bulbo e parte del tubo sono riempiti con una colonna continua di mercurio senza bolle d'aria.

Una volta riempito, sigillare l'estremità aperta del tubo capillare fondendo il vetro con una fiamma. La colonna di mercurio è ora intrappolata in un sistema chiuso. L'aria residua sopra il mercurio crea un vuoto parziale (vuoto torricelliano) che non influenzerà le letture nell'intervallo 0–100°C.

Riempire un becher in vetro borosilicato con ghiaccio tritato e aggiungere acqua distillata sufficiente a riempire gli interstizi tra i pezzi di ghiaccio. Mescolare delicatamente. Questo crea un equilibrio stabile a esattamente 0°C (punto del ghiaccio) — finché coesistono ghiaccio solido e acqua liquida, la temperatura rimane costante.

Immergere completamente il bulbo di mercurio nella miscela ghiaccio-acqua. Tenerlo fermo per almeno 5 minuti per permettere al mercurio di raggiungere il pieno equilibrio. La colonna di mercurio si contrarrà e si stabilizzerà a un livello costante — questo è il vostro riferimento del punto di congelamento.

Con il mercurio completamente equilibrato, usare un graffiatore con punta di diamante o un pennarello indelebile fine per incidere una linea di riferimento sul tubo di vetro esattamente in cima alla colonna di mercurio. Nella scala originale (invertita) di Celsius, egli etichettò questo punto come 100°. Nella convenzione moderna, è 0°C.

Prima di stabilire il punto di ebollizione, controllare un barometro a mercurio. La pressione atmosferica standard è 760 mmHg (101,325 kPa). Celsius documentò che il punto di ebollizione dell'acqua si sposta di circa 0,037°C per mmHg di variazione di pressione.

Riempire a metà un pallone di Firenze con acqua distillata e posizionarlo su un supporto ad anello sopra un bruciatore ad alcol. Fissare un morsetto per tenere il tubo del termometro in modo che il bulbo di mercurio sia posizionato nello spazio del vapore appena sopra la superficie dell'acqua — non immerso nel liquido.

Accendere il bruciatore ad alcol e riscaldare l'acqua fino a raggiungere un'ebollizione sostenuta e vigorosa. Attendere che l'ebollizione si stabilizzi — le prime bolle potrebbero essere aria disciolta che fuoriesce, non vera ebollizione.

Con il termometro posizionato nella colonna di vapore, attendere 3–5 minuti fino a quando il mercurio smette di salire e si stabilizza. La temperatura del vapore è uniforme e uguale al punto di ebollizione.

Incidere o segnare una seconda linea di riferimento in cima alla colonna di mercurio. Nella scala invertita originale di Celsius, etichettò questo come 0°. Nella convenzione moderna, è 100°C.

Usando un righello di precisione o un compasso a punte fisse, misurare la distanza esatta in millimetri tra il segno del punto di congelamento e il segno del punto di ebollizione. Questa distanza rappresenta l'intervallo fondamentale — 100 gradi di variazione di temperatura.

Calcolare la lunghezza di ogni grado dividendo l'intervallo totale per 100. Usando un compasso regolato su questa spaziatura, segnare ogni grado lungo il tubo dal punto di congelamento al punto di ebollizione. Per leggibilità pratica, rendere ogni 10° segno più lungo e ogni 5° segno di lunghezza media.

Continuare la stessa spaziatura uguale sotto il segno di congelamento (temperature negative) e sopra il segno di ebollizione fin dove il tubo lo consente. I termometri a mercurio sono affidabili da circa −39°C a circa 356°C.

Rimettere il termometro completato nel bagno ghiaccio-acqua e confermare che il mercurio si allinea esattamente con il segno 0°C.

Riportare il termometro nella colonna di vapore sopra l'acqua bollente. Confermare che il mercurio si allinea con il segno 100°C. Il metodo di Celsius raggiunge una precisione di circa ±0,1°C.

Fissare il tubo graduato a una striscia di supporto in legno, ottone o avorio usando legature in filo o cemento. Incidere o stampare la scala numerica sul supporto con i numeri dei gradi chiaramente leggibili.

Celsius assegnò 0° all'ebollizione e 100° al congelamento — l'opposto della convenzione moderna. Il suo ragionamento è dibattuto: una teoria è che volesse evitare numeri negativi nelle temperature invernali svedesi (Uppsala raggiunge regolarmente da −20 a −30°C). La scala fu invertita nella sua forma moderna dopo la morte di Celsius nel 1744, probabilmente da Carlo Linneo o dal costruttore di strumenti Daniel Ekström. Nel 1948, la 9ª Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure rinominò ufficialmente «centigrado» in «Celsius».