Celsius, Fahrenheit, kelvin – temperatuur meten op aarde

Door ZiaRia gepubliceerd in Wetenschap en onderwijs

Wat is temperatuur?

21268a78ff9e7510c2466ff0f4f40778_medium.Eigenlijk weet iedereen wel wat temperatuur is, namelijk hoe koud of hoe warm iets aanvoelt. Echter, dit is slechts de subjectieve ervaring van temperatuur. De natuurkundige definitie van temperatuur luidt: temperatuur is een maat voor de gemiddelde chaotische bewegingsenergie per molecuul, plus de beweging van atomen in moleculen. In begrijpelijker taal: het is de mate waarin de deeltjes (moleculen, atomen) van een vaste stof, vloeistof of gas bewegen. Hoe sneller ze bewegen, hoe warmer de betreffende stof is en andersom. In deze theorie is het punt waarop de deeltjes geheel stilstaan dan het koudst, oftewel het absolute nulpunt, dat is vastgesteld (in de schaal van Celsius) op -273,15 °C. Toch is dit haast niet te bereiken, omdat atomen en moleculen altijd nog een beetje zullen blijven trillen.

Hoe werkt een thermometer?

De alom bekende thermometer bestaat meestal uit een dun buisje, dat gedeeltelijk is gevuld met een vloeistof. Stijgt de temperatuur, dan zet de vloeistof  uit en zal een hoger punt in het buisje worden bereikt; wordt het kouder dan zal de vloeistof krimpen en dieper in het buisje terugzakken. De bedenker van de kwikthermometer was overigens Fahrenheit; hij zag de voordelen van het gebruik van dit vloeibare metaal in temperatuurmeters. Kwik reageert namelijk al snel bij lichte temperatuurverschillen en blijft nooit aan de wanden van het buisje b601535c065dc2e89975850d449affb0_medium. plakken; uitstekend voor duidelijke temperatuurwaarnemingen.

Elektronische thermometers werken niet met een vloeistof, maar met een sensor. 

Hiervan wordt de weerstand groter naarmate de temperatuur stijgt. Die weerstand wordt dan automatisch gemeten en omgerekend naar de weergegeven temperatuur.

Graden in soorten en maten

De waardebepaling van warmte en kou – de temperatuur – wordt al eeuwenlang onderverdeeld in graden. Omdat wetenschappers het echter vaak niet eens konden worden over het punt van de aanvangstemperatuur (het 0 gradenpunt) zijn er door de tijd heen verschillende meetwijzen ontstaan. Handig zou zijn als de hele wereld dezelfde schaal zou gebruiken, maar niets is minder waar. In het dagelijks leven gebruiken wij Europeanen Celsius, maar de Amerikanen houden het op Fahrenheit, terwijl de officiële temperatuureenheid eigenlijk kelvin is. Hoe zit dat?

Celsius

b23dcb6a5bd406f2d45eb44ddaff397f_medium.In Europa en het grootste deel van de rest van de wereld houden we de temperatuur volgens de ideeën van de Zweedse astronoom Anders Celsius (1701-1744) aan. Hij stelde zijn meetsysteem voor in 1741 en sinds die tijd vond zijn gradenschaal steeds meer ingang.

De Celsius-gradenschaal is verdeeld in 100 gelijke graden, die lopen tussen twee belangrijke ijkpunten:

  • 0 °C is de temperatuur, waarbij water bevriest (bij een luchtdruk van 1 bar).
  • 100 °C is de temperatuur, waarbij water kookt (bij een luchtdruk van 1 bar).

Celsius had oorspronkelijk bedacht dat de schaal van warm naar koud zou lopen, te weten: het kookpunt zou 0 °C zijn en het vriespunt 100 °C. Andere wetenschappers vonden het logischer, dat de schaal andersom, van koud naar warm zou lopen, en Celsius stemde uiteindelijk in.

Fahrenheit

f859066dfe235e006383ffb5b94aa6a2_medium.In de Verenigde Staten en een enkel ander land wordt de gradenschaal gebruikt van de Pools-Duitse natuurkundige Gabriël Fahrenheit (1686-1736). Fahrenheit ontwikkelde zijn gradenschaal in 1724 en had zijn werk gebaseerd op de eerder door Rømer ontwikkelde schaal (zie hieronder).

De schaal van Fahrenheit is gebaseerd op drie ijkpunten als referentie voor de temperatuur:

  • 0 °F is hierbij de laagste standaardtemperatuur. Deze werd verkregen door een mengsel van ijs, water en een zoutvorm, namelijk ammoniumchloride.
  • 32 °F is bij Fahrenheit de temperatuur van het vriespunt van water.
  • 96 °F is de lichaamstemperatuur van een gezond persoon, gemeten in de mond of onder de oksel. (Echter, dit is geen absolute eenheid: deze temperatuur kan bij mensen enkele graden schelen; niet ieder gezond mens heeft een gelijke lichaamstemperatuur).

Door het verschil tussen het vriespunt van water en de menselijke lichaamstemperatuur te nemen (een verschil van 64 °) kon Fahrenheit zijn schaalverdeling maken. Het kookpunt van water ligt bij Fahrenheit op 212 °F.

Kelvin

f9f39ad70c817066f271a040e1132c06_medium.De kelvin-schaal is ontwikkeld door de Britse fysicus William Thomson (1824-1907). Hij werd later voor zijn werk in de adelstand verheven als Lord Kelvin. Bij deze schaal worden geen gradentekens gebruikt.

Een belangrijk ijkpunt is het tripelpunt van water; dit is de temperatuur waarbij een stof tegelijkertijd in drie vormen kan voorkomen, in dit geval dus water. Als water tegelijkertijd als vast (ijs), vloeibaar (water) en in gasvorm (waterdamp) voorkomt, is de temperatuur precies 0,01 °C of 273,16 kelvin.

De wetenschappelijke definitie van de kelvin-temperatuurschaal is dan ook grofweg in tweeën te delen:

  • 0 K is gelijk aan het absolute nulpunt (hierboven gedefinieerd als circa -273,15 °C of −459,67 °F.). Dit is de laagste, theoretisch haalbare temperatuur, waarbij alle moleculaire beweging van deeltjes is gestopt.
  • 1 K is het 1/273,16e deel van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water.

De kelvin-schaal is dus afgeleid van de Celsius-schaal, maar met een ander 0-punt. Door de meer precieze onderscheiding van de graden, geldt de kelvin-schaal als de officiële temperatuurschaal, die vooral in de wetenschap als standaard wordt gebruikt.

c7d9b01b7cd85d37117365383de17ac6_medium.

Buiten deze drie zijn er nog een aantal minder bekende temperatuurschalen, te weten:

Rømer

De schaal werd genoemd naar de ontwikkelaar ervan, de Deense astronoom Ole Christensen Rømer (1644-1710). Aanvankelijk had hij het 0-punt bepaald als de temperatuur van een mengsel van ijs, water en zout (dit werd later door Fahrenheit overgenomen). Rømer bedacht later echter, dat het handiger was het vriespunt van water (als 7,5 °R) als ijkpunt te nemen. Het kookpunt van water ligt op deze schaal bij 60 °R.

Rankine

1d8d1d59493f34e6f17b9db03c428607_medium.De Schotse natuurkundige William John MacQuorn Rankine (1820-1872) ontwikkelde deze schaal in 1859.

Net als bij de kelvin-schaal ging Rankine hierbij uit van absolute temperaturen. Echter, in tegenstelling tot Lord Kelvin baseerde hij zijn schaal niet op Celsius, maar op Fahrenheit. Om die reden werd de schaal van Rankine in Europa weinig tot niet gebruikt.

Newton en Réamur

Beide temperatuurschalen van respectievelijk de Engelse fysicus Isaac Newton (1642-1727) en de Franse natuurkundige René-Antoine Ferchault de Réamur (1683-1757) zijn voor het 0-punt gebaseerd op het vriespunt van water. Newton legde het kookpunt van water echter bij 33 °N, Réamur schaalde dit op zijn schaal in als 80 °Re.

Delisle

De Franse astronoom Joseph-Nicholas Delisle (1688-1768) deed het anders. Zijn schaal loopt andersom, dat wil zeggen: het kookpunt van water is 0 °D en het vriespunt van water is 150 °D. Deze schaal was bijna 100 jaar de norm voor temperatuurmetingen in het tsaristische Rusland.

De heetste en koudste temperaturen, gemeten op aarde

Hitterecord

f107cf6eeda7effd0798379605ee56c8_medium.Op 10 juli 1913 bereikte het kwik bij de Greenland Ranch in de Death Valley (Utah) in de V.S. een temperatuur van 56,7 °C. Dit is tot op heden officieel de hoogste buitentemperatuur ooit op aarde gemeten. (Een later warmterecord van 58 °C  op 13 september 1922 in al-Azizia (Libië) werd in 2012 door een commissie van de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) geschrapt vanwege fouten bij het meten.)

Kouderecord

bad681f79e1dcb7f8ad63ae485208a47_medium.Op 23 juli 1983 gaf de thermometer bij het Russische Vostok-onderzoekstation op de Zuidpool een temperatuur aan van -89,2 °C. Dit is officieel de laagste buitentemperatuur, die ooit op aarde werd gemeten. Dat het kouder kan, lieten satellietmetingen echter zien op 10 augustus 2010. Op een voor mensen onbereikbare plek op Antarctica was het nòg kouder, namelijk -93,2 °C.

 

Verteld door:

© ZiaRia.

(2016) Foto's: Office.microsoft.com, Pixabay.com, Wikimedia Commons.

 

86a80fbd8aa8734b04c0f19ba036b5f2_medium.Kijk voor andere artikelen, verhalen en sprookjes eventueel ook eens naar:

De-zoektocht-naar-de-noordwestelijke-doorvaart

Fibonacci-en-de-gulden-snede-de-blauwdruk-van-het-bestaan

Of van bevriend schrijver Robin93:

De-chaostheorie-en-het-vlindereffect

Klimaatverandering-blijkbaar-niet-voor-iedereen-slecht

Of lees verder op:

https://tallsay.com/ziaria of

https://ziariasblog.wordpress.com/

 

07/06/2016 12:00

Reacties (14) 

1
16/05/2017 03:12
Het absolute nulpunt is 500 zoveel graden is niet bereikbaar. Zou het wel bereikbaar zijn het gaat het onze fantasie te boven. Materie zou geheel anders zijn. Maar hoe of wat, we weten het niet.
In het begin een schaal opstellen voor temperatuurmeting. Er werden vijftig tot zeventig verschillende manieren uitgedacht. De meest logische bleef bestaan. De rest is bij de andere geschriften terecht gekomen. Ergens in de opslag ruimte.
1
08/06/2016 00:13
Het klopt helemaal wat je over het gebruik van de Kelvinschaal schrijft. Ook in mijn voormalige wetenschappelijke werk ( geofysica ) werd en wordt vooral de Kelvinschaal als standaard gebruikt.
2
07/06/2016 19:02
Mooi en leerzaam artikel..
(Bijna topsport voor deze Alpha-brein...)

Ik lees over het hitterecord en vraag me af wanneer knapt een thermometer? Ik heb er eens één zien knappen in Indonesië..
T laatste wat ik erop zag voor die uit elkaar sprong was 58 graden..

1
07/06/2016 19:12
Ik hoop maar dat het geen ouderwetse kwikthermometer was. ;-)
1
07/06/2016 19:13
Dat was t dus wel.. ~

Maar ach voor die tijd ben ik nog 6 jaar tanddartsassistente geweest..
Moi? resistent!
1
07/06/2016 19:15
**proest**
Dan ben jij een medisch wonder! Hoe voelt dat nou?
07/06/2016 19:28
Great Greet :-)
Nou echt hoor; je wil niet weten hoe vaak ik kwik-bolletjes van de vloer opgeveegd heb..
Ik hield wel mijn adem altijd in.. en raakte het niet aan..
1
07/06/2016 15:56
Goed informatief artikel
1
07/06/2016 15:29
Toch wel weer leerzaam. Oude studiestof weer eens opgehaald. Thanks.
1
07/06/2016 12:58
Een apart onderwerp: leuk om te weten.
1
07/06/2016 12:40
Erg leuk! Fahrenheit, Celsius en Kelvin kende ik, die andere niet.
Copyright © Tallsay.com. Alle rechten voorbehouden.
Door gebruik te maken van deze website geef je aan dat je onze Algemene voorwaarden en ons Privacy statement accepteert