Fahrenheit, Celsius en Kelvin

Een belangrijk onderdeel van het weerbericht is de verwachting van de temperatuur op een bepaalde dag. Niet alle temperaturen zijn geschikt voor een duik in de Noordzee, of om de schaatsen uit het vet te halen. De temperatuur moet dus gemeten worden. Hoe doen we dat? Hoe meten we temperatuur? Hoe zit het met Celsius, Fahrenheit of Kelvin?

Meten van temperatuur

We zijn graag op de hoogte van de actuele buitentemperatuur. Het maakt bij het kiezen van de juiste kleding voor de dag verschil, bij warm weer trek je het liefst koelere kleding aan. Temperatuur speelt ook een rol bij de bereiding van eten, het bepalen of je koorts hebt en nog tal van andere zaken. Bij al die temperatuurbepaling is het uiteraard van belang dat we het over dezelfde temperatuurschaal hebben. We hebben gekozen voor een uniform systeem, we hanteren dezelfde maten, zodat gegevens eerlijk kunnen worden uitgewisseld.

Geschiedenis

We zijn inmiddels gewend aan een eenduidige maatvoering, niet alleen voor temperatuur maar ook voor lengte, gewicht, inhoud, etc. Dat is niet altijd zo geweest. Op temperatuurgebied hebben enkele wetenschappers gezocht naar goede manieren om zo duidelijk en eenduidig mogelijk temperaturen uit te drukken. De belangrijkste hiervan zijn:

• Gabriel Fahrenheit
• Anders Celsius
• William Thomson (Later: Lord Kelvin)

Laten we eens kijken wat zij bedacht hebben.

Gabriel Fahrenheit

In 1724 bedacht Gabriel Fahrenheit een temperatuurschaal. Fahrenheit ging uit van drie referentiepunten:

• Het nulpunt werd bepaald door een thermometer in een mengsel van ijs, water en ammoniumchloride te zetten. De gevonden temperatuur noemde hij 0 °F (graden Fahrenheit).
• Het tweede referentiepunt vond hij in zuiver water waarop ijsvorming plaatsvond: 32 °F.
• Het derde referentiepunt, 96 °F, was de lichaamstemperatuur van een normaal gezond persoon, via de oksel of oraal gemeten.

Hij koos met opzet deze getallen, omdat 32 heel eenvoudig een aantal keer te halveren is: 32, 16, 8, 4, 2, 1. In de 96 herken je 3 x 32. Het zijn getallen die gebruikers van computers wellicht bekend voorkomen. In het binaire stelsel vertegenwoordigt elk extra bit een verdubbeling van het getal (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, etc). Voor Fahrenheit waren dit dus heel flexibele getallen. Een ander voordeel van de Fahrenheit-schaal is, dat voor normaal gebruik er nauwelijks of geen negatieve waarden nodig zijn.
De temperatuurschaal van Fahrenheit is geen officieel gestandaardiseerde maat en wordt nog maar in een paar landen gebruikt, waaronder de Verenigde Staten van Amerika.

Anders Celsius

In 1742 presenteerde Anders Celsius zijn temperatuurschaal. Celsius ging uit van twee referentiepunten:

• Het eerste punt, de temperatuur waarbij water bevriest, noemde hij 0 °C.
• Het tweede punt, de temperatuur waarbij water kookt, noemde hij 100 °C.

Omdat het vriespunt én het kookpunt van water afhankelijk zijn van de luchtdruk, is voor beide referentiepunten de luchtdruk vastgesteld op 1 bar. De temperatuurschaal van Celsius is door veel landen in de wereld als standaard aangenomen, waarbij de schaal van Fahrenheit steeds meer werd weggedrukt. Tegenwoordig is de schaal van Celsius officieel vervangen door de temperatuurschaal van Kelvin, maar mag nog wel toegepast worden in het dagelijks gebruik. Het levert de gebruiker de mogelijkheid eenvoudiger getallen te gebruiken.

Lord Kelvin

Temperatuur wordt officieel uitgedrukt in kelvin (K). Dit is vastgelegd in de SI-schaal (Système Internationaal), waarin voor allerlei maten en gewichten standaardmaten zijn vastgesteld. De kelvin is bedacht door William Thomson, later Lord Kelvin. Dat verklaart meteen de naam kelvin. Eigenlijk is de schaal van Kelvin een afgeleide van de schaal van Celsius, alleen het nulpunt is anders. Hoe lager de temperatuur, hoe minder de moleculaire beweging is. Op de laagst mogelijke temperatuur is er helemaal géén moleculaire beweging meer. Dat allerlaagste punt, het absolute nulpunt, is 0 kelvin (0 K). In de Celsiusschaal is datzelfde punt -273,15 °C.

Wat is wat?

Drie temperatuurschalen, dat moet je uit elkaar zien te houden. Bij een temperatuuraanduiding moet je kunnen zien waar het om gaat.

• 273,15 K = 273,15 kelvin. (Tot 1967 kon je zeggen 273,15 graden kelvin. Nu dus niet meer!)
• 273,15 °C = 273,15 graden Celsius.
• 273,15 °F = 273,15 graden Fahrenheit.

Je ziet dat het symbool achter het getal belangrijk is. Dat geldt ook andersom. Als je tegen iemand zegt dat het 20 graden is, ben je dus niet volledig en niet helemaal duidelijk. Heb je het over Celsius of Fahrenheit?

Omrekenen

Het verschil in gebruik tussen de schalen van Celsius en Kelvin zal meestal wel uit de praktijk blijken. Als je naam Amerikaanse films kijkt, kun je nogal eens in verwarring worden gebracht. Je kunt met een formule uitrekenen hoeveel graden Fahrenheit overeenkomt met de ons bekende Celsius-waardes, of met de aanduiding in Kelvin.

Van Fahrenheit naar Celsius

Zoals je hebt gezien is het 0-punt van Celsius gelijk aan 32 °F. De Temperatuur in Celsius is: de temperatuur in Fahrenheit, waar je 32 van afhaalt. De uitkomst vermenigvuldig je met 5/9. Ofwel: Temp-Celsius = (Temp-Fahrenheit – 32) x 5 / 9. Als je in een Amerikaanse film hoort spreken over 72 °F, dan is dat dus: (72 – 32) x 5 / 9 = 40 x 5 / 9 = 200/9= 22,2 °C.

Omrekenen van Celsius naar Fahrenheit

Om te weten hoe je Amerikaanse vrienden in Fahrenheit duidelijk maakt dat het hier 35 °C is, moet je de formule andersom gebruiken: Temp-Fahrenheit = (Temp-Celsius x 9 /5) + 32. Dus dat wordt dan: (35 x 9 / 5)+32 °F = 95 °F.

Van Celsius naar Kelvin

Omdat de kelvin-temperatuurschaal gebaseerd is op de Celsius-schaal is de omrekening eenvoudig, je hoeft alleen maar 273,15 toe te voegen. 10 °C = (10 + 273,15) K = 283,15 K.

Van Kelvin naar Celsius

Ook hier is de omrekening simpel. Je hoeft alleen maar 273,15 van de Kelvin-waarde af te trekken.
283,15 K = (283,15 – 273,15) °C = 10 °C.

Van Fahrenheit naar Kelvin

Hanteer de volgende formule: Temp-Kelvin = (Temp-Fahrenheit + 459,67) x 5 / 9.

Van Kelvin naar Fahrenheit

Hanteer de volgende formule: Temp-Fahrenheit = (Temp-Kelvin x 9 / 5) – 459,67

Tabel

In de tabel hieronder zie je een aantal temperatuuraanduidingen staan, uitgedrukt in de voor ons bekende Celsius-schaal. Je ziet daarachter wat diezelfde waarde in Fahrenheit of kelvin is.