El curioso origen de la escala Fahrenheit

El Universo Mecánico es una serie de 52 documentales realizados por California Institute of Tecnology & The Corporation for Community College (el Instituto Tecnológico de California, para que nos entendamos) allá por el lejano 1985, y que a día de hoy pueden verse en el canal temático "Cultural.es" de RTVE. El objetivo perseguido por los creadores de la serie consistía en presentar aspectos relevantes de la física, la química y las matemáticas (leyes, hipótesis, teoremas, teorías...) de una forma amena, con explicaciones comprensibles y fácilmente accesibles para cualquier espectador con una base académica de bachillerato (y perdón por emplear el término "bachillerato"... ni siquiera sé cómo se denomina ahora lo que en mi plan de estudios eran BUP y COU...)

La interpretación geométrica de las derivadas, espacios vectoriales, electromagnetismo, ondas, partículas, campos eléctricos... Los documentales consiguen que la información transmitida, en parte gracias al apoyo de las dramatizaciones históricas que contienen y a las animaciones empleadas (consideradas de las más avanzadas de su época), se fije en la mente del espectador casi sin esfuerzo, sólo dedicándole un poco de atención... Como hilo conductor, y un poco también como recurso cinematográfico, cada capítulo empieza y finaliza con un extracto de una clase universitaria del profesor David Goodstein acerca del tema tratado.

Pues bien, esta semana me encontré ya empezado el capítulo dedicado a la temperatura y la ley de los gases ideales (¿recordáis la famosa PV = nRT?). Pero llegué a tiempo de escuchar la clase final del señor Goodstein, dedicada a exponer el proceso que llevó a Daniel Gabriel Fahrenheit a crear su escala térmica. He buscado el vídeo en youtube, y como no podía ser menos, allí estaban los 52 capítulos de El Universo Mecánico. Del que os hablo en esta entrada lo encontraréis siguiendo este enlace (8:14 min, aunque lo que más me interesaba comienza a partir de 2:20 min). Podéis visitarlo y así os ahorráis leer el post, aunque si me permitís opinar, prefiero que no me dejéis con la palabra en la boca y os vayáis así. Mejor, seguid leyendo, y dejadme que sea yo quien os cuente la curiosa historia del origen de la escala Fahrenheit según David Goodstein. Por más que he buscado otro sitio donde apareciera publicada esta versión de los hechos, no he encontrado ni uno sólo... Sólo en este enlace de la wikipedia se menciona, casi de pasada, alguno de los pasos que siguió Fahrenheit y las razones que le llevaron a darlos... Por supuesto, libres sois para opinar en los comentarios si creéis que Goodstein (y yo con él) se equivoca y las cosas sucedieron de otra manera... Así sucedieron los acontecimientos:

El señor tan serio que podéis ver en la imagen de la derecha es Daniel Gabriel Fahrenheit. Nacido en 1686 en Gadnsk (actualmente Polonia), con tan solo 15 años perdió a sus padres, lo que provocó su traslado a Amsterdam, uno de los centros más activos en la fabricación de instrumentos científicos. Los indudables encantos de la ciencia debieron calar profundamente en Fahrenheit, persona inquieta de indudable y demostrada inteligencia, ya que escogió el desarrollo y comercio de instrumental científico como el campo en el que desarrollaría su futuro profesional.

Con tan solo 22 años, mientras andaba buscando un método preciso para calibrar sus termómetros, tuvo la suerte de que en la relativamente cercana Dinamarca, había alguien que dominaba dicha técnica y que le invitó a visitarle y aprenderla. Se trataba de Ole Christensen Rømer (si seguís Coscorrón de Razón, quizá os suene el nombre, porque ya hablamos de él en la entrada dedicada al cálculo de la velocidad de la luz...) Éste había ideado una escala de temperatura basada en el grado Rømer (cuya notación es ºRø) graduada de 0 a 60, en lugar de entre 0 y 100, como posteriormente propuso Anders Celsius, y que tan familiar nos resulta a todos... Algún día me decidiré a terminar un post que arrastro varios meses como borrador, y en el que intento exponer las notables ventajas del sistema sexagesimal frente al decimal que universalmente y desde tiempo inmemorial empleamos (¿quizá porque los humanos tenemos diez dedos?). A lo que iba. En su escala, el valor 60ºRø correspondía al punto de ebullición del agua (100ºC), y 0ºRø señalaba el punto de congelación de la salmuera (agua con una alta concentración de sal disuelta). Rømer observó que el punto de congelación del agua (dulce) quedaba aproximadamente, un octavo por encima de este valor...

Cuando en 1708, Fahrenheit visitó al científico danés, éste se encontraba calibrando termómetros atmosféricos. La técnica que empleaba en la calibración, y que fue observada por Fahrenheit, era la siguiente: introducía el termómetro en agua con hielo buscando su punto de congelación. Sobre el instrumento, hacía una marca en ese punto, pero no marcaba ahí los "cero grados". Rømer no quería números negativos en su escala, así que a ese punto lo designaba con el valor 7,5ºRø, dejando un octavo de la escala por debajo, acorde con sus observaciones ya comentadas en el párrafo anterior. Como los termómetros que estaba calibrando eran para uso atmosférico, no tiene sentido que éstos alcanzaran a medir la temperatura de ebullición del agua, ya que esta temperatura (60ºRø ó 100ºC) nunca se alcanza en el ámbito meteorológico. Así que Rømer obtenía la segunda marca, a partir de la cual dividir el termómetro y dejarlo calibrado, midiendo su temperatura corporal (en torno a 36,5ºC). Una vez obtenida, la llamó 22,5ºRø.

Esta fue la escala básica que adoptó Fahrenheit para desarrollar su propia escala. Pero Fahrenheit no quería fracciones en sus termómetros, por lo que multiplicó los valores de Rømer por cuatro, de tal forma que los 7,5ºRø pasaron a a ser 30ºF, y los 22,5ºRø se convirtieron en 90ºF. No fue el único cambio: decidió que, en lugar de los 60ºF de diferencia que presentaba su escala entre la temperatura de congelación del agua (30ºF) y la temperatura sanguínea (90ºF), era más conveniente que hubiera 64ºF entre ambas. La razón debemos buscarla en el ámbito de la aritmética, aunque barnizaa con un innegable toque mercantil de empresario avispado: como fabricante, tenía que grabar marcas entre ambos puntos que indicaran cada ºF de forma unitaria. Si tenía 64ºF de diferencia entre sus dos puntos de calibración, podía dividir por la mitad, de nuevo por la mitad, de nuevo por la mitad... así hasta seis veces (64 = 2⁶), con lo que conseguiría la mayor exactitud en las marcas de sus termómetros. Así que sustituyó las marcas 30ºF y 90ºF, por 32ºF y 96ºF. Con esta modificación, midió la temperatura de ebullición del agua, fijándola en 212ºF, aunque no debió esmerarse lo suficiente, porque el valor no es exacto. Pero, tras su muerte, se decidió dejar fijas las marcas de 212ºF y la de 32ºF, lo que provocó que, al recalibrar la escala, el valor de la temperatura corporal tuviera que ser ajustado a 98,6ºF, que es el empleado actualmente (no 96,8ºF que me he encontrado en muchas de las fuentes que he consultado para elaborar el post...)

Como epílogo de la entrada, comentaros que en 1716, y a partir del trabajo y de los conocimientos de Rømer acerca de la expansión térmica de los metales, Fahrenheit pudo sustituir el alcohol que hasta entonces se empleaba como líquido de referencia en los termómetros, por mercurio, ya que su expansión térmica es amplia y suavemente uniforme, permanece líquido en un amplio rango de temperaturas y posee una apariencia plateada que facilita su lectura. A todas las ventajas anteriores, Fahrenheit añadió una más: gracias a un método de purificación desarrollado por él mismo, evitaba que se pegara en las paredes internas del estrecho tubo que lo contenía en el termómetro. Sencillamente inmejorable. La prueba está en que ha sobrevivido hasta nuestros días prácticamente sin modificación...

En 1724 apareció su obra Philosophical Transactions en la que exponía su escala de temperatura, lo que le valió su elección ese mismo año como miembro de la Royal Society. Su escala se adoptó inmediatamente en Gran Bretaña y los Países Bajos, y algo más tarde, en Estados Unidos, Canadá, África del Sur y Nueva Zelanda. Sin embargo, desde los años sesenta del siglo pasado, y a nivel global, se están llevando a cabo políticas tendientes a la adopción del sistema internacional de unidades, lo que provocó que países punteros como Reino Unido hayan adoptado la escala Celsius. Sin embargo, en Estados Unidos sigue utilizándose como bien sabréis todos si no vivís en una cueva...

Fuentes: youtube, wikipedia (esta, esta, esta, esta, esta y esta)