In 1742 introduceerde meneer Celsius de celsiusschaal. Deze temperatuurschaal werd zo populair dat op dit moment bijna alle landen in de wereld de celsiusschaal gebruiken om in het dagelijks leven de temperatuur te meten. TK = TC + 273 TC = TK - 273Uitleg
In de wetenschap is het gebruik van een schaalverdeling in graden Celsius niet zo handig. Een stof met een temperatuur van -10 °C die je twee keer zo warm zou maken, zou volgens de celsiusschaal -20 °C worden (-10 x 2 = -20). Kouder dus. Dit is vooral onhandig wanneer je de temperatuur gebruikt in een formule. In 1848 kwam Lord Kelvin met een oplossing. Hij experimenteerde met temperatuur en het volume van een gas. Hij verhoogde en verlaagde de temperatuur van een gas dat opgesloten zat in een zuiger. De druk op de deksel ontstaat doordat de moleculen in het gas steeds tegen de deksel aan botsen. Hoe lager de temperatuur, hoe minder bewegingsenergie in de moleculen. Hierdoor neemt de druk af, zakt de zuiger naar beneden en neemt het volume af. De metingen van Lord Kelvin gaven aan dat het verband tussen volume en temperatuur lineair is. Het toonde ook aan dat er een temperatuur was waarbij het volume gelijk zou zijn aan nul. Bij deze temperatuur zouden de moleculen stil staan waardoor ze niet langer tegen de deksel botsen. Hoewel Lord Kelvin deze temperatuur nooit direct kon meten, kon hij hem wel voorspellen door de rechte lijnen door te trekken. Omdat de moleculen niet minder kunnen bewegen dan stilstaan, kan de temperatuur nooit lager worden dan dat. We noemen dit punt het absolute nulpunt en dit ligt op -273,15 °C.
Na aanleiding van zijn experimenten introduceerde Lord Kelvin de temperatuurschaal die nu de kelvinschaal wordt genoemd. Op deze schaalverdeling is het absolute nulpunt gelijk aan 0 kelvin. Voor de rest is de temperatuurschaal van Kelvin gelijk aan die van Celsius. Hij ligt alleen 273 graden lager. Hierdoor is het smeltpunt van water 273 kelvin en het kookpunt van water 373 kelvin. Omrekenen tussen temperaturen in graden Celsius (TC) en temperaturen in Kelvin (TK) werkt daarom zo:
In Nederland is het in de zomer gemiddeld 22 °C en in de winter gemiddeld 5 °C.Opgaven
Opgave 1
De vloeistof in een vloeistofthermometer is tegenwoordig vaak alcohol. Vroeger waren thermometers vaak gevuld met de stof kwik. In een krantenartikel was laatst te lezen: "Het was erg koud, het kwik daalde tot -55 °C."
a) Leg uit waarom het kwik in een vloeistofthermometer zou dalen als de temperatuur lager wordt.
b) Zoek op internet het smeltpunt van kwik op.
c) Leg uit waarom het kwik in een thermometer nooit zou kunnen dalen tot -55 °C. Opgave 2
Leg in je eigen woorden uit wat het absolute nulpunt is. Opgave 3
De temperatuur is een maat voor de beweging van moleculen.
a) Wat gebeurt er met moleculen wanneer de temperatuur daalt?
b) Wat gebeurt er met moleculen bij het absolute nulpunt?
c) Geef de waarde van het absolute nulpunt in graden Celsius.
d) Waarom kan een meting van -24 K nooit kloppen?
Opgave 4
Reken de volgende temperaturen om.
a) 33 °C = __________ K
b) 80 K = __________ °C
c) -54 °C = __________ K
d) 273 K = __________ °C
e) -273 °C = __________ K
f) 4120 K = __________ °C
g) 100 °C = __________ K
h) 127 K = __________ °C
i) -273 °C = __________ K
j) 180 K = __________ °C Opgave 5
Eén treinrailssectie is normaal 360 m lang en gemaakt van staal. Staal zet 1,2 · 10¯³ cm per meter uit voor elke graad Kelvin die het warmer wordt.
a) Wordt de rails kleiner of groter als de temperatuur lager wordt.
b) Hoeveel cm wordt de rails langer of korter als de temperatuur 1 K lager wordt.
c) Hoeveel cm wordt een treinrailssectie korter in de winter ten opzichte van de lengte in de zomer.
