Temperatuur
Temperatuur is een maat voor hoe warm of koud iets is. Natuurkundig gezien is het een kwantificering van de hevigheid van de thermische beweging van atomen en moleculen.
Het woord wordt ook gebruikt in de betekenissen koorts en buitenluchttemperatuur (zie weer).
Inhoud |
[bewerk] Meting van de temperatuur
Temperatuur wordt doorgaans gemeten met een thermometer en in Nederland meestal uitgedrukt in graden Celsius. Bij ver weg gelegen objecten zoals sterren wordt de temperatuur gemeten via de stralingskromme. Het correct meten van een temperatuur vraagt een gedegen meettechnische kennis van zowel de gebruikte meetmethode als het begrip van de thermodynamische verstoring die door de meting veroorzaakt wordt.
[bewerk] Van koud naar warm
In de diepst denkbare koude (het nulpunt van de absolute temperatuurschaal) liggen alle atomen en moleculen vrijwel stil, afgezien van de nulpuntsbeweging. Wordt het warmer, dan gaan de atomen en moleculen harder trillen. In gassen en vloeistoffen gaan ze tegen elkaar botsen. Veel stoffen maken bij stijgende temperaturen faseovergangen door: smelten van vast naar vloeibaar, verdamping van vloeibaar naar gasvormig (bijvoorbeeld ijs -> water -> waterdamp). Andere stoffen vallen bij hogere temperaturen uit elkaar door thermische ontleding (of pyrolyse): de bewegingen worden zo hevig dat chemische bindingen tussen de atomen in een molecuul erdoor kapot gaan.
Bij toevoer van energie kan ofwel de temperatuur stijgen ofwel de aggregatietoestand (bijvoorbeeld vast of vloeibaar) van de stof veranderen. Er zijn vier aggregatietoestanden: vast, vloeibaar, gas en plasma. Deze laatste toestand treedt op bij extreem hoge temperaturen waarbij atomen volledig geïoniseerd zijn: plasma is een mengsel van losse atoomkernen en elektronen.
[bewerk] Temperatuuraanduiding
Om temperaturen aan te geven zijn een aantal verschillende temperatuurschalen in gebruik. In Europa wordt vooral de temperatuurschaal van Celsius gebruikt; in Engelstalige landen die van Fahrenheit; en in de wetenschap de absolute temperatuurschaal die naar Lord Kelvin is genoemd. De kelvin, afgekort als K (hoofdletter), is de voorgeschreven SI-basiseenheid.
[bewerk] Celsius
In Nederland en België worden temperaturen meestal uitgedrukt in graden Celsius. Het nulpunt van de Celsiusschaal komt overeen met het smeltpunt van water, en 100 graden Celsius is het kookpunt van water bij een luchtdruk van 1 bar. Dit maakt het in de praktijk gemakkelijk deze twee ijkpunten van de schaal met enige nauwkeurigheid in ieder laboratorium te reproduceren.
[bewerk] Fahrenheit
In Engelstalige landen worden temperaturen meestal uitgedrukt in graden Fahrenheit. Temperaturen in Fahrenheit zijn met een betrekkelijk eenvoudige formule om te rekenen naar Celsius en omgekeerd:
- T(°C) = 5/9 * ( T(°F) - 32 )
- T(°F) = ( 9/5 * T(°C) ) + 32
[bewerk] Kelvin: Absolute temperatuur
In de natuurkunde en in het eenhedenstelsel SI is de Kelvin de voorkeurseenheid van temperatuur. De absolute temperatuurschaal heeft graden van dezelfde grootte als de Celsiusschaal maar legt het nulpunt bij het absolute nulpunt, dat wil zeggen dat een temperatuur uitgedrukt in kelvin niet negatief kan zijn. Het absolute nulpunt ligt ongeveer bij -273,15 °C.
In tegenstelling tot de oudere Fahrenheit- en Celsiusschalen wordt heet de eenheid "Kelvin" en niet "graad Kelvin", dat wil zeggen, 25 °C = 298,15 K (en niet 298,15 oK). Door het absolute nulpunt als aftelpunt te kiezen is de thermische energie in een systeem evenredig met de temperatuur (althans voor zover de soortelijke warmte constant blijft).
[bewerk] Opmerkelijke temperaturen
Enkele opmerkelijke temperaturen zijn:
| Temperatuur (°C) | Omschrijving |
|---|---|
| ±15.000.000 | Temperatuur in het binnenste van de Zon |
| 1535 | IJzer smelt. |
| 100 | Water kookt. |
| 82,2 | Beste temperatuur voor het zetten van koffie - het water lost bij deze temperatuur de aroma-bevattende oliën op, maar laat de bittere alkaloïden in de koffie. |
| 70 | Enkele variëteiten van bacteriën gedijen in heetwaterbronnen, een aanwijzing voor het feit dat bacteriën zeer geharde organismen kunnen zijn. |
| 62,8 | Melk die gedurende 30 min. wordt verhit, wordt daarmee gepasteuriseerd zonder stremmen of uitvlokken, maar het grootste deel van de C- en D-vitamines wordt vernietigd. |
| 58 | Hoogste temperatuur ter wereld in de schaduw, geregistreerd door de National Geographic Society in El Aziza, Libië (13 september 1992). |
| 41,7 | De meeste mensen zullen sterven als hun koorts deze temperatuur bereikt. |
| 37,8 | Ideale temperatuur voor een babybad. |
| 37 | Normale menselijke lichaamstemperatuur; ideale temperatuur voor een baby-zuigflesje. |
| 35 | De warmste zee ter wereld, de Rode Zee, wordt op deze temperatuur gehouden door heet water dat door de bodem sijpelt. |
| 30,6 | Boter smelt. |
| 29,4 | In koude klimaten heeft men in de winter in volkomen bedwelming ineengezakte dronken mensen gevonden met lichaamstemperaturen tussen 26,7 en 29,4 °C. Op het eerste gezicht schijnen deze mensen dood; de huid heeft een grijze tint en de spieren zijn stijf als in rigor mortis. Bij het warmer worden komen ze echter 'tot leven'. |
| 20,5 | Laagste inwendige menselijke lichaamstemperatuur die ooit overleefd werd - door een jonge patiënt. |
| 4,4 | Beste temperatuur voor het bewaren van melk en voor het in de koelkast bewaren van voedsel in het algemeen. |
| 4 | Water heeft zijn grootste dichtheid (anomalie van water). |
| 0 | Zuiver water bevriest, bij normale druk. |
| -1,1 | IJzig poolwater (heeft een lager vriespunt door het zoutgehalte). Wie in water van deze temperatuur valt, heeft slechts twee min. de tijd om eruit te komen; daarna raakt hij bewusteloos. Een van de oorzaken van het grote aantal doden bij het zinken van de Titanic in het ijzige water van de noordelijke Atlantische Oceaan. |
| -30 | Kenmerkende dagtemperatuur, op het oppervlakt van Mars, geregistreerd door de Viking 1. |
| -38,87 | Kwik stolt. |
| -78 | Koolstofdioxide (koolzuurgas) bevriest tot droog ijs zonder door een vloeistoffase te gaan (rijpen). |
| -86 | Kenmerkende temperatuur bij zonsopgang op Marsoppervlak, geregistreerd door de Viking 1. |
| -89,2 | Laagste temperatuur op aarde ooit geregistreerd, in Vostok, Antarctica (21 juli 1983). |
| -273,15 | Absolute nulpunt |
Noot: Smelt- en kookpunten zijn ook afhankelijk van de luchtdruk. Water kookt bij 100 °C, maar alleen bij een luchtdruk van ca. 1000 millibar (1000 hectopascal). Bij een lagere luchtdruk zal water bij een lagere temperatuur koken, bij hogere druk kookt water bij een hogere temperatuur.
