Het systeem van temperaturen waar we dagelijks mee werken, kennen we allen wel: Celsius of Fahrenheit? Waarom zijn deze systemen zo belangrijk en wat precies zitten er achter hun werking? In dit artikel gaan we in op de basisprincipes van het Celsius-systeem en leggen uit hoe het tot stand is gekomen.
De Geschiedenis van Temperatuurmetingen
Een overzicht van de temperatuurmeters van vroeger vertelt ons veel casino Celsius over hoe ver wij zijn gekomen. Van de eerste warmtebatterij, door Galenus in 150 na Christus geïntroduceerd, tot aan onze moderne thermometer uit 1714: alle stappen leidden naar een nauwkeuriger meten en begrijpen van temperatuurschommelingen.
Het systeem waar we nu mee werken werd ontwikkeld door Anders Celsius (1701-1744), Zweedse astronoom, natuurkundige en metroloog. Hij wilde een systeem vinden om de meetfout te verkleinen bij het meten van temperaturen in zeewater. Daarom introduceerde hij in 1742 zijn thermometer die uit drie delen bestond: van -100 tot +100 graden Celsius.
Het Werken van de Celsius-schaal
Om het systeem beter te begrijpen, moet je eerst weten hoe een waterdampetermometer precies werkt. Dit is trouwens een belangrijk onderdeel in moderne centrale verwarmingssystemen om temperatuur af te lezen.
Koudere en Warmere Temperaturen
Een thermometer bestaat uit verschillende delen, elk met zijn eigen functie bij het meetproces. Het geheim van de exactheid zit ‘m erin dat je weet hoe temperaturen precies in relatie staan tot elkaar.
In een thermoscoop zit water als basisvloeistof die aan de ene kant zeer licht (en dus niet te zien, onzichtbaar) heet wordt en aan de andere kant zeer sterk donker (geel) is. Als het vriespunt bereikt is, neemt deze temperatuurwisseling een nieuwe dimensie in zich.
De 0-Gradewaarde
Een belangrijke stap was toen Celsius besloot om de thermoscoop zo te bouwen dat de waterdampetermometer op het vriespunt van zuiver water (0°C) zou zijn. Om dit bereikbaar te maken, moest hij uitgaan van 100 graden als norm voor bijvoorbeeld de smelttemperaturen enkelvoudige en samengestelde mineralen.
De Waarden
Het idee was een eenduidig meetysteem met onderscheidende waarde tussen het koudere, fysische punt (0°C) tot aan +100 graden. Anders Celsius probeerde dit te bereiken door een vloeistof te selecteren die precies over de gehele temperatuurspanne zou kunnen uitgehold worden.
De thermometer werd zo opgebouwd dat bij -50 graden het water stroomde en bij 50 graden bovenaan een sterke donkere kleur kreeg. Als er water in de thermometer kwam, kon je via schaalbalken precies weten hoe warm of koud het was.
De Celsius-Schaal
Vervolgens begon Anders Celsius met zijn berekeningen van temperatuurschommelingen voor alle drie delen van de thermometer. Deze schommelingen werden opgenomen in een tabel en vervolgens gebruikt als basis om een verhouding te bepalen tussen de waterdampetermometer en temperaturen.
Deze waardeschema werd zogenaamde ‘gradentabellen’ genoemd, waarvan er vier in het leven werden geroepen. Bij elke tabel lag de ondergrens 1°C (inclusief), de bovengrens was een veel hogere waarde die veranderlijk was door temperatuurschommelingen.
Dit hield in dat als je bijvoorbeeld -100 graden verwarmd werd, de vloeistof aan de bovenkant van de thermometer niettemin 3°C omhoog ging. Een ander punt: het gegeerde temperaturen zijn door Celsius dus gekozen met behoud van evenwichtsrekeningen in deze tabel.
Gradentabellen
Anders Celsius introduceerde vier gradentabellen waarvan hij drie deelde en een voor zichzelf hield om veranderingen door te voeren. Deze eerste versie was een handmatig schrijfwerk van zijn kant, daarna is er met behulp van meerdere personen geëvolueerd richting moderne digitale rekeninstrumenten.
Een Simpele Verklaring
De simpele manier om dit te uitleggen: een temperatuurbegrippensysteem zou heel goed werken als het één vaste referentiewaarde had. Dat is de waarde van -100 graden Celsius, namelijk 0.
Het verhoudingsidee wordt dan gebruikt om deze basiscategorieën te ordenen en schaalbalken op te trekken die aangeven hoe ver je bent afgedreven van de basiswaarde. Hoe verder je is weggetrokken bij het nulpunt, hoe sneller een temperatuurstoornis kan ontstaan.
Ook in Nederland
De temperatuurbegrippensystemen zijn door de jaren heen vaak overgenomen en geëvalueerd om te verbeteren. De thermometer uit 1714 die nu wordt gebruikt is met drie thermometervloeistoffen opgebouwd.
Inzet van de Celsius-schaal
Het systeem werd in verscheidene sectoren toegepast: het laboratorium, scheepvaart en medische toepassingen. Bijna iedere tijd wordt er dan ook gezocht naar een nieuwe manier om temperatuur beter te meten.
De Ontwikkeling van de Termometer
Hoe werkt het moderne centrale verwarmingssysteem? Het principe is gebaseerd op verhoudingsideeën die werden bepaald aan de hand van basiswaarden en gradentabellen. Anders Celsius’ thermometer werd dus in gebruik genomen als een belangrijk onderdeel.
De Meest Gebruikelijke Toepassingen
Zijn we nu klaar met temperatuurbegrippensystemen? De praktische toepassing was zeker wel een belangrijke stap, maar de exacte wetenschappelijke verklaring van het werken ervan is nog niet helemaal duidelijk.
De Temperatuur in Nederland
Temperatuurbegripensysteem ontwikkelingen en deelname zijn vaak een onderdeel van metingen door het Rijksinstituut voor Volksgezondheid (RIV) of Rijksdienst voor Onderzoek der Zeebodem en de Kust.
