12. Temperature and heat
§12.1 Common temperature scales
Fahrenheit: Vriespunt van water 0℉; lichaamstemperatuur is 100 ℉.
Celsius: Oorspronkelijk was kokend water 0 ℃ en vriespunt van water 100 ℃. Later omgekeerd.
De staat van de temperatuur van een voorwerp wordt aangegeven in ℃, maar de verandering tussen
twee temperaturen wordt weergeven als 𝐶°.
5 7
𝑇𝐶 = 𝑇𝐹 − 17
9 9
9
1 𝐶° = 𝐹°
5
§12.2 The Kelvin temperature scale
Kelvin: Absolute nulpunt (laagst mogelijke temperatuur). 𝑇 = 𝑇𝐶 + 273,15
Constante-volume gasthermometer: Bol gevuld met een gas, verbonden met een meetinstrument.
De bol staat in thermisch contact met de vloeistof waar de temperatuur van gemeten moet worden.
Het volume van het gas wordt constant gehouden door de vloeistofhoogte in rechterkolom van de U-
vorm te verhogen of te verlagen. Het kwiklevel in de linkerkolom is dan het referentiepunt. De
absolute druk van het gas is evenredig met de hoogte h van het kwiklevel in de rechterkolom.
Absolute nulpunt: Het voorwerp kan niet meer gekoeld worden, want dan zou de absolute druk
negatief worden.
§12.3 Thermometers
Thermometrische eigenschap: Een eigenschap dat verandert met de temperatuur.
Thermokoppel: Koppel van twee verschillende metalen. De “warme” splitsing staat in thermisch
contact met het voorwerp waar de temperatuur van gemeten moet worden; de “koude” splitsing
wordt op een constante temperatuur gehouden. Door het verschil tussen de splitsingen wordt er een
spanning gemeten (door verschil in bewegelijkheid van elektronen).
NTC: Weerstand neemt af als de temperatuur toeneemt door de geleidingselektronen.
PTC: Weerstand neemt toe bij toenemende temperatuur. Er zijn meer botsingen van atomen in het
kristalrooster.
Thermogram: Door middel van een camera wordt de intensiviteit van de infraroodstraling gemeten.
Deze camera wordt gekoppeld aan een monitor die deze temperaturen in verschillende kleuren
aangeeft.
§12.4 Linear thermal expansion & §12.5 Volume thermal expansion
Lineaire uitzetting: Het materiaal zet uit door de warmte in één dimensie door de formule
∆𝐿 = 𝛼 ∙ 𝐿0 ∙ ∆𝑇
Bimetaal: Metalen strip, gemaakt van twee verschillende soorten metaal. Door een verschil in ∝
wordt de strip krom.
Volumetrische uitzetting: Volume gaat uitzetten volgens de formule ∆𝑉 = 𝛽 ∙ 𝑉0 ∙ ∆𝑇.
𝛽 = 3∙𝛼
- Gaten worden groter, omdat de omringende stof uitzet en elkaar wegduwt.
- Stoffen zetten uit bij hogere temperaturen. Water is een uitzondering op die regel.
Bij een temperatuur van 4℃ is de dichtheid van water het grootst. Als de toplaag tot die
temperatuur afkoelt, dan zakt het naar beneden (koud water is zwaarder dan warmer water).
Dit proces herhaalt zich. Als de bovenste laag bevriest, dan blijft deze ijslaag drijven. Dat werkt
§12.1 Common temperature scales
Fahrenheit: Vriespunt van water 0℉; lichaamstemperatuur is 100 ℉.
Celsius: Oorspronkelijk was kokend water 0 ℃ en vriespunt van water 100 ℃. Later omgekeerd.
De staat van de temperatuur van een voorwerp wordt aangegeven in ℃, maar de verandering tussen
twee temperaturen wordt weergeven als 𝐶°.
5 7
𝑇𝐶 = 𝑇𝐹 − 17
9 9
9
1 𝐶° = 𝐹°
5
§12.2 The Kelvin temperature scale
Kelvin: Absolute nulpunt (laagst mogelijke temperatuur). 𝑇 = 𝑇𝐶 + 273,15
Constante-volume gasthermometer: Bol gevuld met een gas, verbonden met een meetinstrument.
De bol staat in thermisch contact met de vloeistof waar de temperatuur van gemeten moet worden.
Het volume van het gas wordt constant gehouden door de vloeistofhoogte in rechterkolom van de U-
vorm te verhogen of te verlagen. Het kwiklevel in de linkerkolom is dan het referentiepunt. De
absolute druk van het gas is evenredig met de hoogte h van het kwiklevel in de rechterkolom.
Absolute nulpunt: Het voorwerp kan niet meer gekoeld worden, want dan zou de absolute druk
negatief worden.
§12.3 Thermometers
Thermometrische eigenschap: Een eigenschap dat verandert met de temperatuur.
Thermokoppel: Koppel van twee verschillende metalen. De “warme” splitsing staat in thermisch
contact met het voorwerp waar de temperatuur van gemeten moet worden; de “koude” splitsing
wordt op een constante temperatuur gehouden. Door het verschil tussen de splitsingen wordt er een
spanning gemeten (door verschil in bewegelijkheid van elektronen).
NTC: Weerstand neemt af als de temperatuur toeneemt door de geleidingselektronen.
PTC: Weerstand neemt toe bij toenemende temperatuur. Er zijn meer botsingen van atomen in het
kristalrooster.
Thermogram: Door middel van een camera wordt de intensiviteit van de infraroodstraling gemeten.
Deze camera wordt gekoppeld aan een monitor die deze temperaturen in verschillende kleuren
aangeeft.
§12.4 Linear thermal expansion & §12.5 Volume thermal expansion
Lineaire uitzetting: Het materiaal zet uit door de warmte in één dimensie door de formule
∆𝐿 = 𝛼 ∙ 𝐿0 ∙ ∆𝑇
Bimetaal: Metalen strip, gemaakt van twee verschillende soorten metaal. Door een verschil in ∝
wordt de strip krom.
Volumetrische uitzetting: Volume gaat uitzetten volgens de formule ∆𝑉 = 𝛽 ∙ 𝑉0 ∙ ∆𝑇.
𝛽 = 3∙𝛼
- Gaten worden groter, omdat de omringende stof uitzet en elkaar wegduwt.
- Stoffen zetten uit bij hogere temperaturen. Water is een uitzondering op die regel.
Bij een temperatuur van 4℃ is de dichtheid van water het grootst. Als de toplaag tot die
temperatuur afkoelt, dan zakt het naar beneden (koud water is zwaarder dan warmer water).
Dit proces herhaalt zich. Als de bovenste laag bevriest, dan blijft deze ijslaag drijven. Dat werkt
