معايرة مقياس الحرارة باستخدام نقطتي سيلسيوس الثابتتين

اختر أنبوباً زجاجياً شعرياً ضيق الفتحة بطول 30 سم تقريباً، مغلقاً من طرف واحد، مع بصيلة خزان صغيرة منفوخة عند الطرف المغلق. يتمدد الزئبق خطياً مع درجة الحرارة في هذا النطاق. استخدم سيلسيوس الزئبق بدلاً من الكحول لأن الزئبق لا يبلل الزجاج ويمتلك معامل تمدد خطي تقريباً بين 0 و100 درجة مئوية.

سخّن البصيلة الزجاجية برفق لتمديد الهواء المحبوس، ثم اقلب الطرف المفتوح في طبق من الزئبق. مع تبرّد البصيلة، يدفع الضغط الجوي الزئبق إلى الأنبوب. كرّر العملية حتى تمتلئ البصيلة وجزء من الأنبوب بعمود زئبق متصل بدون فقاعات هواء.

بعد الملء، أغلق الطرف المفتوح للأنبوب الشعري بصهر الزجاج باللهب. أصبح عمود الزئبق الآن محبوساً في نظام مغلق.

املأ كأس زجاج بوروسيليكات بثلج مجروش وأضف ماءً مقطراً كافياً لملء الفراغات. حرّك برفق. يُنشئ هذا توازناً مستقراً عند 0 درجة مئوية بالضبط — طالما يتعايش الثلج الصلب والماء السائل، تبقى درجة الحرارة ثابتة.

اغمر بصيلة الزئبق بالكامل في خليط الماء والثلج. ثبّتها لمدة 5 دقائق على الأقل حتى يتوازن الزئبق تماماً. سينكمش عمود الزئبق ويستقر عند مستوى ثابت — هذا هو مرجع نقطة التجمد.

مع توازن الزئبق تماماً، استخدم مخدشة ماسية لخدش خط مرجعي على الأنبوب الزجاجي عند قمة عمود الزئبق بالضبط. في مقياس سيلسيوس الحديث، هذه هي 0 درجة مئوية.

قبل تحديد نقطة الغليان، تحقق من بارومتر زئبقي. الضغط الجوي القياسي هو 760 ملم زئبق. وثّق سيلسيوس أن نقطة غليان الماء تتغير بمقدار 0.037 درجة مئوية لكل ملم زئبق من تغير الضغط.

املأ دورقاً فلورنسياً بالماء المقطر حتى النصف وضعه على حامل حلقي فوق موقد كحولي. ثبّت أنبوب مقياس الحرارة بحيث تكون البصيلة في منطقة البخار فوق سطح الماء مباشرة — وليس مغمورة في السائل.

أشعل موقد الكحول وسخّن الماء حتى يصل إلى غليان قوي ومستدام. انتظر حتى يستقر الغليان — الفقاعات الأولية قد تكون هواءً مذاباً وليس غلياناً حقيقياً.

مع وضع مقياس الحرارة في عمود البخار، انتظر 3-5 دقائق حتى يتوقف الزئبق عن الارتفاع ويستقر. درجة حرارة البخار موحدة ومساوية لنقطة الغليان.

اخدش أو ضع علامة خط مرجعي ثانٍ عند قمة عمود الزئبق. في المقياس الحديث، هذه هي 100 درجة مئوية. إذا اختلفت قراءة البارومتر عن 760 ملم زئبق، سجّل نقطة الغليان الفعلية وطبّق التصحيح.

باستخدام مسطرة دقيقة أو فرجار، قِس المسافة الدقيقة بالمليمترات بين علامة نقطة التجمد وعلامة نقطة الغليان. تمثل هذه المسافة الفاصل الأساسي — 100 درجة من تغير الحرارة.

احسب طول كل درجة بقسمة الفاصل الكلي على 100. باستخدام فرجار مضبوط على هذا التباعد، ضع علامة كل درجة على طول الأنبوب. اجعل كل علامة عاشرة أطول وكل علامة خامسة متوسطة الطول.

استمر بنفس التباعد المتساوي أسفل علامة التجمد (درجات حرارة سالبة) وفوق علامة الغليان بقدر ما يسمح الأنبوب. مقاييس الحرارة الزئبقية موثوقة من −39 °م تقريباً إلى حوالي 356 °م.

ضع مقياس الحرارة المكتمل مرة أخرى في حمام الماء والثلج وتأكد من محاذاة الزئبق تماماً مع علامة 0 °م. كرّر سيلسيوس قياساته عدة مرات لتأكيد قابلية التكرار.

أعِد مقياس الحرارة إلى عمود البخار فوق الماء المغلي. تأكد من محاذاة الزئبق مع علامة 100 °م. إذا تطابقت كلتا النقطتين المرجعيتين، فإن مقياس الحرارة معاير بشكل صحيح.

ثبّت الأنبوب المدرّج على شريط خلفي من الخشب أو النحاس أو العاج باستخدام أسلاك ربط أو إسمنت. انقش أو اطبع المقياس الرقمي على اللوحة الخلفية بأرقام درجات واضحة القراءة.

خصّص سيلسيوس 0° للغليان و100° للتجمد — عكس الاتفاقية الحديثة. إحدى النظريات أنه أراد تجنب الأرقام السالبة في درجات حرارة الشتاء السويدي. عُكس المقياس بعد وفاته عام 1744، على الأرجح بواسطة كارل لينيوس أو صانع الأدوات دانيال إكستروم. في عام 1948، أعاد المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس تسمية المقياس رسمياً من \"سنتيغراد\" إلى \"سيلسيوس\".