De Celsius-schaal: een overzicht van de temperatuurschalingsdefinitie en toepassingen

Wat is de Celsius-schaal?

De Celsius-schaal is een temperaturenmaatstelsel dat in 1742 door de Zweedse wetenschapper Anders Celsius werd ontwikkeld. Het was oorspronkelijk bekend als het “Wet van 100 graden”, maar later kwam er nog een ander maatstelsel, gebaseerd op hetzelfde principe, dat “Celsius” zou gaan heten.

Hoe werkt de Celsius-schaal?

officiële website De Kelvin-schaal, waarvan de Celsius-schaal is afgeleid, heeft als definitie het punt van dichtstbijzijnde absolute nul (0 K) en 1 gradus op deze schaal correspondeert met de thermische energie van ongeveer 211 megaelektronvolt. De Kelvin-schaal werd later herzien om overeen te komen met de definitie die aan temperaturen wordt toegekend in het International System of Units (SI). In dit systeem zijn graden Celsius enkel een afleiding van de absolute temperatuur in Kelvin.

Geschiedenis

De uitvinding door Anders Celsius was geïnspireerd door de Engelse natuurwetenschapper Isaac Newton, die al eerder had aangetoond dat de temperatuurafhankelijke massa van lucht (de “gewone” druk) eveneens kan worden gebruikt als een afmetingsparameter voor temperaturen. Anders Celsius nam echter verdergaande stappen door te demonstreren hoe men ook gebruik kon maken van de invloed op het verwarmen en koelen van vloeibare materialen (zoals water), waarbij hij constateerde dat 100 graden gelijk is aan 0,1 C, oftewel “zonder Celsius”.

Hoe werkt een thermometer?

Thermometers werken op basis van de fysische eigenschappen van vloeibare materialen die worden beïnvloed door temperaturen. Bijvoorbeeld wordt bij het verwarmen of koelen van water zijn dichtheid en vlammen verhoogd, evenals dat met temperatuurafhankelijke massa’s (zoals gassen). Met behulp van de fysische eigenschappen kan een thermometer gemakkelijk in kaart worden gebracht.

Celsius-schaal voor het meeten van lage temperaturen

Bij extreme temperaturen is het lastig om te meten, vooral bij temperatuurafhankelijke massa’s. Dat laatste zit hier wel aan de basis en kan gemakkelijk in kaart worden gebracht door verschillende methodes. Als men die gaat gebruiken (zoals een vloeibaar materiaal of gassen) dan kunnen temperaturen gemeten worden met behulp van dergelijke methoden.

Temperatuurschaalverandering

Het is interessant om te weten dat de Celsius-schaal in verhouding tot andere maatstelsel geen invloed heeft op temperaturen. Temperatuurafhankelijke massa’s zijn immers inherent aan het bepalen van temperaturen, dus men spreekt hier niet van een “gewijzigde” temperatuurschaal.

Toepassingen

Celsius wordt gebruikt in vele toepassingsgebieden, zoals:

• Meetinstrumentarium: thermometers en andere meetapparaten gebruiken Celsius voor het meten van temperaturen.
• Wiskunde en natuurkunde: de wiskundige en natuurwetenschapelijke theorieën op basis waarvan de Celsius-schaal is ontworpen worden ook in andere disciplines toegepast, zoals bijvoorbeeld in elektrotechniek (elektrische geleiding) en chemie.
• Dagelijks leven: voor iedereen die temperaturen meet met een thermometer zijn temperatuurafhankelijke massa’s het meest bekende verschil tussen Celsius en andere maatstelsels.

Het verschil tussen Kelvin, Rankine en Fahrenheit

Kelvin is gebaseerd op de definitie van absolute nul en 1 gradus correspondeert met de thermische energie van ongeveer 211 megaelektronvolt. De temperatuurschaalverandering (de verhouding tussen Celsius en andere maatstelsel) beïnvloedt hierbij niet, waardoor Celsius geen invloed heeft op temperaturen.

Celsius voor het meeten van extreme temperaturen

De temperatuurafhankelijke massa’s kunnen in kaart worden gebracht met behulp van speciale methodes. Men spreekt bijvoorbeeld over “vloeibare materialen”, die meestal onder extreme omstandigheden worden beïnvloed.

Celsius-schaal voor het meeten van lage temperaturen

Bij de meting van extreme temperatuurafhankelijke massa’s kan men gebruik maken van een thermometer. In de praktijk vindt deze methode plaats door te berekenen wat het correspondeert bij bepaalde temperaturen.

Frequentie en toepassing in dagelijks leven

De frequentie waarop Celsius wordt gebruikt varieert enorm, van wekelijks gebruik in industrie tot sporadisch gebruik in het dagelijkse leven.