Si Eenhedenstelsel - temperatuurschalen

TERUGsi.html
SI - eenhedenstelsel
temperatuurschalen

SI - eenhedenstelsel

temperatuurschalen

Celcius


In 1724 stelde Anders Celcius (1701 - 1744) de schaal op voor graden Celcius. Het symbool voor graden Celcius is: °C. Anders Celcius nam voor het nulpunt (0 °C) het smeltpunt van water; het punt waarbij ijs smelt tot water. Voor 100 °C nam hij het kookpunt van water; dat is het punt waarbij (vloeibaar) water tot waterdamp (een gas dus) verdampt. Tussen deze twee ijkpunten nam hij evenredig de eventuele andere temperaturen als bijvoorbeeld: 40°C. IJs smelt bij 0°C, maar dat is bij een druk van 1 bar. Dat geldt ook voor  het kookpunt van water. Als de druk maar een beetje veranderd (naar bijvoorbeeld 0,999 bar), dan is 0°C niet meer precies het smelpunt van water en klopt de schaal niet meer. Dat probleem lost Anders Celcius op door de definitie van de schaal te veranderen.


De definitie van de graden Celcius schaal is nu:


Het tripelpunt van water ligt per definitie bij 0,01 °C;

Het verschil tussen twee graden is gedefinieerd aan het gedrag van een ideaal gas.


Als dat niet duidelijk is, volgt hier de uitleg.


ad 1: Het tripelpunt is een punt waar de drie fasen van een stof (in dit geval: water) bij elkaar kunnen bestaan. De drie fasen zijn: gas, vloeibaar en vast. Het tripelpunt is een vaste combinatie van temperatuur en druk. Zo is het tripelpunt van water de combinatie van een temperatuur van 0,01 °C en een druk van 611,73 Pa.


ad 2: Een ideaal gas is een hypothetisch (niet-bestaand) gas dat precies aan de ideale gaswet voldoet: p ⋅ V = n ⋅ R ⋅ T.  Een ideaal gas bestaat uit moleculen die een te verwaarlozen ruimte innemen en waartussen een te verwaarlozen ruimte innemen en waartussen te verwaarlozen krachten bestaan, behalve bij botsingen. Alle botsingen tussen deze moleculen en tussen deze moleculen en de wanden zijn perfect elastisch, aangezien de moleculen geen mogelijkheid hebben energie op te slaan (behalve kinetische energie). Kinetische energie is bewegingsenergie. Perfect elastisch kun je beschrijven in dit voorbeeld: als je een tennisbal stuitert, stuitert die tennisbal maar voor ongeveer 80% terug t.o.v. de orginele stuiterafstand. Als je een tennisbal perfect elastisch laat stuiteren, stuitert deze tennisbal voor 100% terug, dus de hele stuiterafstand en dat eeuwig; voor altijd dus want er is een energieverlies..


De nieuwe definitie voor de graden Celcius-schaal kun je samenvat als: de eenheid van de Celcius-schaal is 0,01 °C (het tripelpunt). Uit die eenheid is elke andere temperatuur op de Celcius-schaal gemaakt.

Anders Celcius (1701 - 1744)

Kelvin


Williams Thomson (1824 - 1907) introduceerde rond 1850 de Kelvin temperatuurschaal. Het symbool voor deze schaal is: K, dus niet °K. Williams Thomson is ook wel bekend als Lord Kelvin, daarom heet die schaal ook zo. Deze temperatuur is de enige toegestane temperatuurschaal in het SI-eenhedenstelsel.


De definitie van de Kelvin-temperatuurschaal is:


0 K is gelijk aan het absolute nulpunt, de laagst mogelijke temperatuur die theorisch bereikbaar is. (Alle moleculaire beweging (de beweging van de moleculen) is bij deze temperatuur afwezig);

1 K is het 1/273,16 ste deel van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water. Dit tripelpunt ligt op 0,01 °C (zie de beschrijving bij graden Celcius) en dat is net iets hoger dan het smeltpunt van water, dus wordt bij de omrekening naar graden Celcius de waarde -273,15 °C gebruikt.


De schaal van Kelvin is afgeleid van de schaal van Celcius, met een ander nulpunt. Er is echter een klein maar belangrijk verschil: de thermische energie. Dat is de (warmte-) energie die in de thermische beweging van moleculen is opgeslagen.


Ethermisch = k ⋅ T


E is de thermische energie (in Joule)

k is de Boltzmannconstante (in Joule per Kelvin)

T is de temperatuur (in Kelvin)


k = 1,3806505 ⋅ 10-23 J ⋅ K-1

Williams Thomson (1824 - 1907)

Graden Fahrenheit


Deze temperatuurschaal maakt deel uit van het imperiale eenhedenstelsel. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736) stelde deze schaal in 1704 op. Het symbool voor graden Fahrenheit is: °F. Hij nam de volgende ijkpunten voor zijn schaal:


0 °F = smeltpunt van een mengsel met water en ammoniumchloride;

32 °F = smeltpunt van water;

96 °F = de lichaamstemperatuur van een gezond persoon, gemeten in de mond of onder de oksel.

Daniel Fahrenheit (1686 - 1736)

Graden Rèaumur


René-Antoine Ferchault de Rèaumur (1637 - 1757) stelde zijn gradenschaal op in 1731. Graden Rèaumur (ook wel: °Re) was de voorganger van de graden Celcius. Eerst werd in Europa °Re gebruikt, later werd die verdreven door °C. Graden Rèaumur wordt alleen gebruikt bij de warme verwerking van suiker.


Dit zijn de ijkpunten van deze temperatuurschaal:


0 °Re = het smeltpunt van water;

80 °Re = het kookpunt van water.

René-Antoine Rèaumur (1683 - 1757)

Graden Rømer


Aan het begin van de achttiende eeuw (1701) stelde Ole Christensen Rømer (1644 - 1740) deze schaal op. Het symbool voor graden Rømer is: °Rø. Het smeltpunt van pekel (= water met zout) stelde hij op 0 °Rø en het kookpunt van water op 60 °Rø.

Ole Christensen Rømer (1644 - 1710)

Op de noord pool kan het gemakkelijk -30 °C worden!



Of: 243 K,  -22 °F,  -8 °Rø,  -24 °Re, 437 °Ra

OMREKENTABELLEN VOOR DE VERSCHILLENDE TEMPERATUURSCHALEN

Zo snel mogelijk worden de temperatuurschalen: Rankine (°R óf °Ra), Newton (°N), Delisle (°D)

?