Verschil tussen warmte en temperatuur

In de alledaagse omgangstaal worden de begrippen warmte en temperatuur vaak door elkaar gehaald. Als we zeggen dat een kaarsvlam 'heet' is, bedoelen we dat hij een hoge temperatuur heeft. Een grote badkuip vol 'lauw' water bevat veel meer warmte dan een kaarsvlam. Warmte is de totale hoeveelheid aan moleculaire energie. Temperatuur is de maat voor de intensiteit van de moleculaire energie.

Warmte en temperatuur

Bij iedere temperatuur botsen de moleculen van een vloeistof of gas constant tegen elkaar. De gemiddelde bewegingsenergie van alle moleculen in een lichaam is de temperatuur ervan, vergelijkbaar met het gemiddelde gewicht van de bezoekers in een schouwburg. De totale energie van alle moleculen is de hoeveelheid warmte van het lichaam, vergelijkbaar met het totale gewicht van alle mensen in de schouwburg.

Warmte-energie stroomt altijd van een voorwerp met hoge temperatuur naar een voorwerp dat een lage temperatuur heeft. De reden daarvoor ligt voor de hand: de moleculen met grote energie staan een deel van hun energie af aan de moleculen met lage energie als ze met elkaar botsen. Op deze manier wordt warmte-energie geleidelijk verdeeld tussen twee met elkaar in contact staande voorwerpen. Zij streven er dus naar uiteindelijk dezelfde temperatuur te krijgen.

Thermometers

Als een vaste stof, een vloeistof of een gas verwarmd wordt, krijgen zijn moleculen meer energie en bewegen ze sneller. Hierdoor zet de stof uit. Omgekeerd krimpt de stof in bij afkoeling. Dat is het beginsel waarop de gewone kwikthermometer gebaseerd is. Tegenwoordig wordt kwik steeds meer vervangen door alcohol. Vloeistofthermometers kunnen niet gebruikt woroden bij zeer lage temperaturen, omdat dan de meeste vloeistoffen bevroren zijn. Maar de geleerden kunnen de elektrische eigenschappen van de stof gebruiken om lage temperaturen te bepalen. Zoiets eenvoudigs als een fijne platinadraad kan al dienen voor zo'n elektrische thermometer.

De elektrische weerstand wijzigt zich met de temperatuur: hoe kouder de stof wordt, hoe minder de weerstand. Deze verandering kan met een elektrische meter vastgesteld worden en omgezet in de overeenkomstige temperatuursverandering.
Verder zijn er de bimetaal thermometers die voornamelijk binnenshuis worden gebruikt b.v in de thermostaat van de cv. Het metalen stripje zet uit of krimpt in afhankelijk van de temperatuur.

Temperatuurschalen

Er zijn tegenwoordig nog twee temperatuurschalen in gebruik, de centigraad - of Celsiusschaal en de Fahrenheitschaal. De eerste is gebaseerd op het smeltpunt van ijs en het kookpunt van water, waarbij respectievelijk 0 en 100 zijn geplaatst, de tweede komt door een wat eigenaardige geschiedenis voor dezelfde punten op 32 en 212.
Men kan de volgende eenvoudige formules gebruiken om de beide schalen in elkaar om te rekenen:

• (aantal ° F - 32) x 5/9 = aantal ° C
• (aantal ° C x 9/5) + 32 = aantal ° F

Absolute nulpunt

In de richting van de hoge temperaturen is er geen grens, maar de theoretisch berekende laagste temperatuur is -273,16 ° C. Bij deze temperatuur (die tot op enkele honderdsten van een graad bereikt is, maar nooit volstrekt kan worden bereikt) zou alle moleculaire beweging ophouden en zou elke stof tot een vaste stof gestold zijn. Helium blijft echter tot dicht bij het absolute nulpunt vloeibaar en wordt pas vast, zoals eerder beschreven, onder zeer hoge druk. Verdere toelichting betreffende het absolute nulpunt in een volgend artikel van deze special.

Bijzondere temperaturen in ° C

centrum van de zon	20.000.000
oppervlakte van de zon	6.000
smelttemperatuur staal	1425
gemiddelde temperatuur kaarsvlam	700
hoogste luchttemperatuur op aarde gemeten (Libië)	57
normale temperatuur menselijk lichaam	37
laagste luchttemperatuur op aarde gemeten (Antarctica)	-89
alcohol bevriest	-112
zuurstof bevriest	-218

© 2008 Staal, gepubliceerd in Natuurkunde (Wetenschap) op 01-02-2008. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Staal is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen

• Temperatuur (verschillende schaalverdelingen): Temperatuur wordt veroorzaakt door de beweging van moleculen van een stof. Temperatuur is verdeelt over enkele schalen. In dit artikel worden de drie meest voor…
• De omzetting van Fahrenheit naar Celsius: We hebben het allemaal al meegemaakt: we zitten in het buitenland of horen een weerbericht, waarbij de temperatuur wordt uitgedrukt in graden Fahrenheit. Wat moeten…
• Thermometers en Thermometerschalen: Om iets te meten, hebben we een maat nodig. Voor afstanden gebruiken we de meter, voor de tijd is dit het uur, enz. Om de temperatuur te meten, hebben we ook een eenheid n…
• Lichaamstemperatuur: Elk levend wezen beschikt over een lichaamstemperatuur. Of het nou een vis, reptiel, vogel of zoogdier is. Bij de mens ligt de normale lichaamstemperatuur tussen de 36.5 en de 37.5 grade…
• Vaste stoffen, vloeistoffen en gassen: Elke stof is opgebouwd uit moleculen en atomen. De vertrouwde voorwerpen om ons heen die bestaan uit wat we vaste stoffen noemen, zijn feitelijk niets anders dan verzam…