Nederlandse barometers 1690-1850

J. L. H. J. M. VAN DER VEN 1978

Inleiding

Een onderzoek naar de antieke Nederlandse barometers en hun makers is tot nu toe niet verricht.

De ontwikkeling van een simpele houten achterwand met een kwikbuis eind zeventiende eeuw, tot pronk en meubelstuk begin 19de eeuw, is tot op heden niet op schrift gesteld evenmin als een opgave is gedaan van alle in Nederland gewerkt hebbende barometermakers met biografische gegevens en afbeeldingen van hun werk. Ik wil trachten in deze leemte te voorzien. Dit artikel beoogt een aanzet te zijn tot een volledige uitgave in boekvorm.

Een tweeledig doel staat mij hierbij voor ogen: enerzijds een proberen of de gekozen vorm de juiste is, anderzijds hoop ik met deze publicatie op nog voor mij onbekende namen van makers geattendeerd te worden. Voor deze verhandeling wordt een bekende maker uit het totaal gelicht, wat een goed beeld geeft hoe, voor zover bekend, de andere makers beschreven zullen worden.

Kritiek op deze vormkeuze of anderszins is uiteraard welkom.

Het idee van publicatie van dit artikel en de vorm waarin het gegoten zou moeten worden is afkomstig van de heer Drs. A. J. F. Gogelein, directeur van het Museum Boerhaave, Rijksmuseum voor Geschiedenis van de Natuurwetenschappen en van de Geneeskunde te Leiden. Zeer veel opbouwende kritiek heb ik mogen ontvangen van de heer Drs. P. van der Star, Conservator van voormeld museum. Tot slot is de heer H. Muller oud medewerker van dit museum mij ook zeer ter wille geweest. Ik ben hen veel dank verschuldigd.

ONTSTAAN EN ONTWIKKELING VAN DE BAROMETER

Het laatste, waar de geleerden die zich in de eerste helft van de zestiende eeuw bezig hielden met onderzoekingen naar het vacuüm, het gewicht en de druk, die lucht uitoefent, aan gedacht hebben was, dat het resultaat van hun onderzoekingen een halve eeuw later zou leiden tot het ontstaan van een instrument waar weerkundige voorspellingen mee gedaan zouden worden. 'L'Histoire se répète': hoeveel uitvindingen ten behoeve van de ruimtevaart, worden nu niet voor heel andere doeleinden in het dagelijks leven gebruikt. De grootste en veelzijdigste geleerde uit het begin der zeventiende eeuw was wel de Italiaan Galileo Galilei (1564-1642), een natuurfilosoof, die het brede terrein van wiskunde, natuurkunde en astronomie niet alleen beheerste, maar bovendien door zijn proefnemingen en denkbeelden de beoefening der natuurkunde in nieuwe banen leidde.

Reeds in 1602 deed hij proefnemingen met lucht en erkende hij het bestaan van een vacuüm, maar in 1615 stelde hij wederom een onbegrijpelijke missing link in het denken van zo'n grote geest dat lucht geen druk uitoefent en geen gewicht heeft.

Isaac Beekman (1588-1637) een medicus en natuurfilosoof uit Middelburg en Giovanni Batista (1582-1666) hebben de veronderstelling geuit dat lucht gewicht zou hebben en druk zou uitoefenen. Torricelli heeft deze stellingen met zijn proef bewezen.

Evangelista Torricelli (1608-1647) werd in 1641 assistent van Galilei, die hij erg bewonderde. Helaas heeft de samenwerking maar kort geduurd. In 1644 vond het beroemde experiment plaats waarmee Torricelli voor het eerst bewees dat lucht druk uitoefent en waarmee het verschijnsel, dat kwik in een luchtledige buis kan stijgen en dalen, verklaard kan worden. Viviani (1622-1703) door Galilei op het spoor gezet om kwik te gebruiken, heeft het experimentele werk gedaan en Torricelli's aandeel was te veronderstellen dat een instrument kon worden bedacht, dat het veranderen van de luchtdruk zou aantonen. Dit instrument zou de barometer worden.

De naam barometer is voor het eerst gebruikt door Robert Boyle in 1665. De naam is afgeleid van het Griekse baros = zwaarte en metron = maat, dus zwaartemeter. In een brief van 11 juni 1644 aan zijn vriend Michel Angelo Ricci in Rome heeft Torricelli het experiment zeer duidelijk beschreven. We mogen dus 1644 als het jaar van de uitvinding aanhouden.

Hoe werkt het principe van Torricelli?

Een glazen buis van + 85 cm lengte, die aan een zijde gesloten is, wordt geheel met kwik gevuld.

Met een vinger wordt de opening afgesloten, de buis wordt omgedraaid en in een bakje met kwik geplaatst. Het blijkt dan dat het kwik in de buis op een hoogte van + 76 cm blijft staan (tek. 1).

Kwik is bij uitstek geschikt vanwege zijn hoge soortelijke gewicht namelijk 13.59. Wil men hetzelfde experiment met water doen, dan krijgt men een kolom van 76 x 13.59 = 1033 cm ofwel meer dan 10

De kwikbak wordt met een deksel, waarin zich een kleine opening bevindt, afgesloten om verontreiniging te voorkomen. In de begintijd zijn alle bakbarometers op deze wijze uitgevoerd. Het is echter duidelijk dat dit een zeer kwetsbaar systeem is. Bij vroegere restauraties zijn deze bakjes helaas verdwenen en vervangen door de hevelbarometer. De hevelbarometer, een dubbel gebogen buis, was een gemakkelijkere oplossing, die men tegenwoordig dan ook in alle bakbarometers vindt (Tek. 2). De lucht oefent druk uit op kwikoppervlak A en kan zo kwikkolom B laten stijgen en dalen. Als in C een vacuüm is dan varieert de lengte van de waterkolom boven A van 74 tot 78 cm.

De contrabarometer

René Descartes heeft omstreeks 1650 geëxperimenteerd met een twee-vloeistoffen-barometer, met het doel de schaal te vergroten (Tek. 3). Boven het kwik in AA' bevindt zich een lichtere vloeistof, bijvoorbeeld een olie. Daar dé doorsnede van B veel kleiner is dan die van A', daalt en stijgt de vloeistof, in B over een veel grotere afstand dan in A'.

Er zijn twee nadelen aan dit systeem verbonden: ten eerste oefent de dampspanning van de olie B in de ruimte C een niet toelaatbare druk uit en ten tweede veroorzaakt het stijgen en dalen, en dus langer of korter worden van de oliekolom een variabele druk op de kwikkolom A. Door deze twee fouten zijn de veranderingen niet meer lineair gelijk aan de veranderingen van de barometerdruk.

Christiaan Huygens (1629-1695) heeft in 1672 een verbeterde twee-vloeistoffen-barometer uitgevonden (Tek. 4) en aan de Royal Society getoond. Deze is bekend geworden onder de namen controleur, contraleur en contraroleur. De laatste naam zou kunnen duiden op het feit dat de schaal omgekeerd, contra, is aan die van de enkele barometer.

De controleur bestaat uit een dubbel gebogen buis en is dus ook een hevelbarometer. Het open been is nu echter even lang als het gesloten been. In het boveneinde van het gesloten been en in het ondereinde van het open been bevinden zich twee verwijdingen A en B van dezelfde diameter. Boven het kwik in het open been bevindt zich water of (gekleurde) alcohol (C). De inwendige diameter van het nauwe deel van het open been is 3 mm en de inwendige diameter van het wijde gedeelte waar zich het kwikoppervlak bevindt, is 8 mm. De oppervlakten verhouden zich nu vrijwel als l : 7. De stijging of daling van de paraffineolie zal nu ook 7 maal zo groot zijn als die van het kwikoppervlak.

Bij de contraroleur (Tek. 5) is de aanduiding van het weertype van boven naar beneden gaande, omgekeerd aan die van de enkele barometer. De schaalverdeling bij de barometer en contraroleur (7 maal zo groot als bij de barometer) is in Engelse en Rijnlandse duimen aangebracht. Bij de contraroleur staat bij de aanduiding 'orcaan' 28 (x 2.54 = 71.12 cm kwik) ED; en bij 'heel schoon' 31 (x 2.54 = 78.74 cm kwik) ED; bij de barometer is dit omgekeerd. Aan de contrabarometer kleven enkele bezwaren. De variabele druk van de vloeistof op de kwikkolom en de verdamping van de vloeistof zijn de voornaamste.

Robert Hooke (1635-1703), die werkzaam was bij de Royal Society, heeft in 1686 een verbetering beschreven en wel in de vorm van een drievloeistoffen-barometer (Tek. 6). Hooke gebruikte alcohol (E) en een niet met alcohol mengbare olie (D). De alcohol was iets lichter, maar door toevoeging van water maakte hij het soortelijk gewicht een klein beetje groter dan dat van de olie, zodat die bovenop kwam. Doordat de beide soortelijke gewichten slechts minimaal verschil vertoonden en de reservoirs A, B en C dezelfde doorsnede hadden bleef de druk op het kwikoppervlak F bij stijgen en dalen constant. Bovendien verhinderde de olie het verdampen van de (gekleurde) alcohol. In 1690 doet Philippe de la Hire (1640-1718) de heruitvinding van de drie-vloeistoffen-barometer en beschrijft deze aan Huygens. De drie-vloeistoffen-barometer is zeer weinig toegepast. Voor de simpele barometermaker was hij te ingewikkeld.

Tot slot een bespreking van de werking van de banjobarometer, door Hooke in 1665 als 'wheel-barometer' uitgevonden. Dit is een hevel¬barometer, waarbij in het open been een vlotter op het kwik drijft (Tek. 7). Deze vlotter is aan een touwtje bevestigd dat over een katrolletje loopt, met aan het andere einde een tegengewicht. Aan de as van het katrolletje is een wijzer bevestigd die langs een schaalverdeling heen en weer gaat met het stijgen en dalen van het kwik in de buis.

Bakbarometer met enkele barometer, mahonie massief. Koperen schalen (vroeger verzilverd?) in Engelse en Rijnlandse duimen met nonius. ± 1740. Gesigneerd: 'P. Eysenbroek, Fec. Haarlem, afm. 102 x 17 cm. Part. coll.