Temperatuur en temperatuurmeting

Warm of koud? De mensheid heeft steeds gezocht naar fijnere methoden om de temperatuur te bepalen van het eigen lichaam, de omgeving, het voedsel en de lopende industriële processen.

De nood aan temperatuurmeting

Het is voor de mens van groot belang de temperatuur zo exact mogelijk te kunnen bepalen. We hebben temperatuurgegevens nodig om te weten of de baby koorts heeft, om een eitje te koken, om de componenten van lijm te goed te mengen, om de melk lang te bewaren, om te weten of we een extra trui zullen aantrekken, om te weten of een bepaalde plant het best zal gedijen in de kamer of op terras, om ijzererts om te smelten tot hoogwaardig staal, enz.

Temperatuur en temperatuurbeleving

Wanneer twee mensen naast elkaar in dezelfde kamer zitten, kan het gebeuren dat de een zegt: “het is hier koud”, terwijl de ander zal antwoorden, “nee, ik vind het hier net warm”. Als twee kogelpennen lange tijd op dezelfde tafel liggen, mogen we er zeker van zijn dat hun temperatuur gelijk is. Toch zullen we dit soms anders ervaren. Stel dat de ene van plastic is vervaardigd en de andere uit metaal, dan is de kans groot dat de eerste ons als warm zal aanvoelen en de laatste als koud.
Hieruit blijkt dat de beleving van de temperatuur subjectief is.

Op zoek naar een objectieve meting van de temperatuur

Sedert de oudheid heeft de mens getracht methoden te ontwikkelen om de temperatuur zo precies mogelijk te bepalen. Meestal wordt de uitvinding van de thermometer toegeschreven aan Galileo Galilei rond het jaar 1600.

Soorten thermometers (volgens het gehanteerde principe)

De vloeistofthermometer

Veruit het meest gebruikte principe in de temperatuurmeting is de vloeistofthermometer, zoals die van Galilei. Het principe is eenvoudig. Een vloeistof wordt in een buis gegoten, die van maatstrepen is voorzien. We weten dat een (vloei)stof uitzet bij verwarming en krimpt bij afkoeling.

Bij verwarming zal de kolom vloeistof dus stijgen in de buis en bij afkoeling zal ze dalen. Aangezien de exacte uitzetting en contractie van iedere stof (bij constante druk) ons bekend is, zal men op de glazen buis streepjes kunnen aanbrengen op de exacte hoogte die de vloeistofkolom zal bereiken bij een bepaalde temperatuur. Het aanbrengen van deze temperatuurstreepjes noemen we het ijken van de thermometer.

Welke vloeistof?

Verschillende vloeistoffen hebben hun voordelen en nadelen om in thermometers te worden gebruikt. Wat zeker van belang is, is dat de vloeistof in de te meten temperaturen ook vloeibaar blijft. Een stof die tijdens de te meten temperaturen zou overgaan in de vaste fase of in gasfase is zeker niet geschikt. De bijzondere eigenschappen van water, maken deze vloeistof in onze streken onbruikbaar als vloeistof voor een thermometer. Naast het feit dat water in haar vaste fase overgaat bij temperaturen die we elke winter tegenkomen, heeft water immers nog de eigenschap uit te zetten bij bevriezen. Dit wil zeggen dat het volume van een bepaalde hoeveelheid water bij kamertemperatuur zal verminderen bij afkoeling – wat normaal is – maar dan plots gaat toenemen rond het vriespunt.

De bimetaalthermometer

Een principe dat meer succes heeft bij thermostaat dan bij thermometer is de bimetaal. Het komt hierop neer dat twee stukjes van verschillende metalen met een verschillende uitzettingscoëfficiënt tegen elkaar worden gekleefd. Bij verwarming zullen ze allebei uitzetten, doch niet in dezelfde mate. Als gevolg zal het staafje kromtrekken naar de kant toe van het deel met de laagste uitzettingscoëfficiënt. Hoe ver het staafje naar links of rechts buigt zal de temperatuursverandering aantonen.

Soorten thermometers (volgens de toepassing)

Wil men vaststellen of de baby koorts heeft, hebben we een andersoortige apparatuur nodig dan voor het meten van de temperatuur in een hoogoven, in de tuin, in de koelkast, of van het koelwater van een kernreactor of het zwembad. Deze verschillende toepassingen stellen specifieke vereisten van de thermometer, zoals het gebruikte materiaal (geen glazen bolletje met alcohol in de hoogoven) en de nodige precisie, alsook het vereiste boven- en onderbereik.

Soorten thermometers (volgens de aanduiding)

De aanduiding van de temperatuur kan gebeuren door een vloeistofkolom tegenover maatstreepjes, maar een aantal andere aanduidingen komen ook voor, zoals een wijzer tegenover een schaal of zelfs een digitale weergave van de temperatuur in cijfertjes van vloeibaar kristal.

Thermometerschalen

Welke thermometer we ook gebruiken, we hebben een schaal nodig om de temperatuur in uit te drukken.
Meestal wordt in het dagelijks leven de Celsiusschaal gebruikt. Er zijn nog andere schalen in omloop geweest, waarvan een aantal in onbruik zijn geraakt.