Steek iets op over temperatuur
Temperatuurveranderingen doen stoffen van vorm veranderen. Maar wat is temperatuur eigenlijk?
Wat is warmte en wat is kou?
Warmte ontstaat als atomen en moleculen bewegen. Hoe sneller de deeltjes bewegen, hoe vaker ze op elkaar botsen en bewegingsenergie op elkaar overdragen. Hierdoor wordt een stof warmer.
Naarmate de temperatuur stijgt, verandert de toestand van stoffen, van vast tot plasma.
De vier temperatuurafhankelijke fasen van stoffen zijn:
Vast, de koudste toestand. De atomen van bijvoorbeeld metalen en de moleculen van bijvoorbeeld ijs zijn gerangschikt in een rooster.
Vloeibaar. In bijvoorbeeld water zitten de moleculen wel aan elkaar vast, maar niet langdurig.
Gas. De moleculen van bijvoorbeeld waterdamp bewegen zich volledig vrij en botsen vaker op elkaar dan bij een vloeistof.
Plasma. Hierbij zijn de atoomkernen gescheiden van de elektronen en bewegen die zich vrijelijk. Plasma is elektrisch geladen doordat het uit positieve atoomkernen en negatieve elektronen bestaat.
Wat is het absolute nulpunt?
De laagst mogelijke temperatuur wordt het absolute nulpunt genoemd. Bij het absolute nulpunt staan alle atomen stil en hebben ze geen enkele bewegingsenergie.
De atomen hebben nog wel een beetje kwantummechanische energie: de atoomkernen en de elektronen roteren binnen de atomen. Natuurkundigen definiëren daarom het absolute nulpunt als de minimale energietoestand, waarbij de atomen eenvoudigweg niet verder kunnen afkoelen.
Het absolute nulpunt is -273,15 graden Celsius, wat gelijkstaat aan nul Kelvin.
Wat is het verschil tussen de temperatuurschalen?
De Kelvinschaal begint bij het absolute nulpunt, en de graden stijgen met hetzelfde interval als bij de Celsiusschaal.
De Celsiusschaal wordt in het grootste deel van de wereld gebruikt. Hij werd in 1742 ontwikkeld door de Zweed Anders Celsius. Celsius baseerde de schaal op het smelt- en kookpunt van water. Oorspronkelijk was het kookpunt van water gedefinieerd als 0 °C, maar in 1744 werd de schaal omgedraaid en werd 0 °C het smeltpunt en 100 °C het kookpunt van water. Het was logischer om de schaal te laten stijgen als de temperatuur stijgt.
In de VS wordt de Fahrenheitschaal nog gebruikt, die werd ontwikkeld door de Duitser Daniel Gabriel Fahrenheit.
In de oorspronkelijke versie van de Fahrenheitschaal was 0 °F de laagste temperatuur tot waar hij een zoutoplossing kon koelen, en 100 °F was de lichaamstemperatuur van de mens. In de huidige schaal is het vriespunt van water 32 °F en het kookpunt 212 °F.
Hoe wordt de temperatuur van de aarde gemeten?
De wereldwijde temperatuurmetingen begonnen met meetstations op land en op schepen. In 1880 was de dekking voldoende om elk jaar de gemiddelde temperatuur op aarde te kunnen bepalen.
Vandaag de dag bestaat er een netwerk van weerstations in alle werelddelen en op de oceanen. De meetstations zijn niet gelijk verdeeld over de wereld. Zo zijn er veel meer in Europa dan in de Sahara.
Om die reden delen meteorologen de wereld in een raster in met velden van vijf bij vijf graden. Voor elk veld wordt de gemiddelde temperatuur berekend die de plaatselijke weerstations hebben gemeten. Dan wordt het gemiddelde van alle velden berekend en is de gemiddelde wereldtemperatuur bekend.