Hvad er temperatur?

ER DER noget skønnere end at få et varmt bad efter at man har været ude en kold dag? På den anden side vil de fleste sikkert føle det ubehageligt, og gøre opholdet i badet så kort som muligt, hvis vandet er enten for koldt eller for varmt. Det afhænger altså af vandets temperatur om det er behageligt eller ej.

Også lufttemperaturen udendørs har indflydelse på vores velbefindende. Når vi kender den, kan vi bedre finde ud af hvordan vi skal klæde os på og planlægge vores aktiviteter. Ja, det at kende den øjeblikkelige lufttemperatur har så stor interesse at man flere steder på bygninger og reklameskilte viser den sammen med klokkeslættet.

Afhængigt af hvor man bor, kan temperaturangivelserne imidlertid være vidt forskellige. En temperatur på 40 grader i De Forenede Stater vil få folk til at tage tykke frakker på, mens en temperatur på 40 grader i Europa vil få folk til at klæde sig så let som muligt. Hvordan kan det egentlig være?

Temperaturskalaer

Svaret er ganske enkelt. I de områder hvor man bruger fahrenheitskalaen, som i De Forenede Stater, er en temperatur på 40 grader temmelig køligt, ikke meget over vandets frysepunkt. I Europa, derimod, hvor man almindeligvis benytter celsiusskalaen, vil en lufttemperatur på 40 grader betyde at det er kvælende varmt. I denne artikel vil vi kun omtale disse to skalaer, som er de mest anvendte. Men hvordan er disse temperaturskalaer egentlig blevet fastlagt?

I 1714 fastlagde den tyske fysiker Gabriel Daniel Fahrenheit en temperaturskala ved hjælp af et kviksølvtermometer. Han valgte tre fikspunkter. Nulpunktet skulle svare til den laveste temperatur man dengang kunne skabe. Den blev målt i en blanding af is, vand og salt. Dernæst valgte Fahrenheit kropstemperaturen hos et rask menneske som øverste punkt på skalaen. Denne temperatur fastsatte han til 96 grader. (Siden har det imidlertid vist sig at kropstemperaturen hos et rask menneske er omkring 2 ¹/₂ grad højere end den Fahrenheit havde valgt som udgangspunkt.) Det tredje fikspunkt fandt han ved at måle vandets frysepunkt, som viste sig at være 32 grader. Skalaen blev senere udvidet til at omfatte vandets kogepunkt, som viste sig at være 212 grader, målt ved havets overflade. Denne temperatur foreslog Fahrenheit senere som toppunkt for sin nye temperaturskala.

På Gabriel Fahrenheits tid levede også den svenske astronom Anders Celsius (1701-1744). Han udarbejdede i 1742 den temperaturskala som kom til at bære hans navn. Denne skala bygger på to fikspunkter: Vandets frysepunkt, som er fastsat til 0 grader, og vandets kogepunkt ved havets overflade, som er fastsat til 100 grader. Eftersom Celsius opdelte sin temperaturskala i 100 lige store enheder, er den i harmoni med metersystemet og benyttes sammen med dette.

Både celsiusskalaen og fahrenheitskalaen er almindelige i dag. Derfor er det ofte nødvendigt at omregne temperaturangivelser fra den ene skala til den anden. Hvordan gør man det? Læg mærke til at der på fahrenheitskalaen er 180 grader mellem vandets kogepunkt og frysepunkt (212 grader minus 32 grader), mens forskellen på celsiusskalaen er 100 grader. Forholdet mellem de to skalaer er derfor 180:100 eller 9:5.

For at omregne fahrenheitgrader til celsiusgrader trækker man først 32 fra temperaturen i fahrenheitgrader. Derefter ganger man differencen med 5/9 (det vil sige: ganger med 5 og deler med 9). Lad os for eksempel sige at temperaturen er 104 grader fahrenheit. For at finde temperaturen i celsiusgrader trækker vi først 32 fra 104, hvilket giver 72. Derefter ganger vi 72 med 5/9. Facit bliver 40, som er temperaturen i celsiusgrader.

For at regne om fra celsius til fahrenheit må vi gange celsiusgradtallet med 9/5 og lægge 32 til. Hvis temperaturen er 20 grader celsius, skal vi gange 20 med 9/5; det giver 36. Ved at lægge 32 til 36 får vi temperaturen i fahrenheit: 68 grader.

Når temperaturen stiger

Temperatur er et stofs varmetilstand. Men hvad er det der gør at et stof er varmt eller koldt? Hvis vi kunne betragte molekylerne og atomerne i et stof mens temperaturen steg, ville vi se at der skete en mængde forandringer. Men lad os engang betragte hvad der sker med vand der bliver opvarmet i en kedel på komfuret.

Under opvarmningen bevæger vandmolekylerne sig hurtigere og hurtigere, og snart koger vandet. Dette sker når vandmolekylerne har opnået så stor hastighed at de ikke længere kan holde sammen i væskeform. Så begynder vandet at blive luftformigt — det fordamper.

Når vandet begynder at koge danner der sig først dampbobler på bunden af kedlen hvor temperaturen er højest. Men selv om der stadig bliver tilført varme, stiger vandets temperatur ikke. Dette skyldes at molekylerne bruger ekstra energi for at slippe fri af væsketilstanden og blive til damp — og den energi tager de fra den tilførte varme. Den fortsatte varmetilførsel bevirker altså ikke at vandet bliver varmere men at flere vandmolekyler går over fra væske- til dampform.

Når alt vandet er fordampet vil temperaturen stige idet vandmolekylerne bevæger sig hurtigere og hurtigere. Hvis damptemperaturen blev meget høj, for eksempel flere hundrede millioner grader, ville elektronerne rive sig løs fra atomkernerne. Ved så høje temperaturer vil atomkernerne støde sammen med en sådan kraft at de kan fusionere eller smelte sammen. Det er faktisk dette princip man har planer om at udnytte i fusionskraftværker.

Temperaturforskelle

Så vidt man ved findes der ingen øvre temperaturgrænse. Men der er øjensynlig en grænse nedefter. Man har fundet at det absolutte nulpunkt er −459,67 grader fahrenheit eller −273,15 grader celsius. Ved denne temperatur har molekylerne og atomerne i et stof den lavest mulige energi.

Man anslår at overfladen på planeten Pluto har en temperatur på omkring −350 grader fahrenheit eller −210 grader celsius. I 1965 fandt astronomerne at det mørke ydre rum har en temperatur på omkring −457 grader fahrenheit eller −270 grader celsius, kun 3 grader over det absolutte nulpunkt. I den modsatte ende af temperaturskalaen finder vi for eksempel Solens centrum, som man mener har en temperatur på omkring 15 millioner grader celsius. Der findes imidlertid stjerner som er flere tusind gange større end Solen og som sandsynligvis har endnu højere temperaturer.

Hvor store temperaturudsving kan der forekomme på Jorden? Det er forholdsvis begrænset. På Antarktis målte man den 21. juli 1983 en temperatur på −128,6 grader fahrenheit eller −89,2 grader celsius. Og den 13. september 1922 målte man den højeste temperatur nogen sinde, på 136 grader fahrenheit eller 58 grader celsius ved El Aziziya i Libyen. De fleste mennesker har ikke engang oplevet temperaturer i nærheden af disse yderpunkter. Vi kan være Skaberen, Jehova Gud, taknemmelige for at temperaturerne på Jorden varierer inden for relativt snævre grænser, som gør livet behageligt.

[Ramme på side 13]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Fahrenheit Celsius

98,6 37 legemstemperatur

32 0 Vandets frysepunkt

-460 -273 Det absolutte nulpunkt