Hva vet du om temperaturer?

FINNES det noe deiligere enn å ta seg en varm dusj eller et varmt bad på en kald dag? Men hvis vannet er for varmt eller for kaldt, synes du nok ikke det er så deilig likevel, og gjør badet unna så raskt som mulig. Hva er det som gjør en dusj eller et bad til en behagelig opplevelse og ikke et sjokk? Det er naturligvis temperaturen på vannet.

Lufttemperaturen ute interesserer oss også hver dag. Når vi vet hvilken temperatur det er, vet vi hvordan vi skal kle oss og planlegge dagen. Ettersom det er så nyttig å vite hvor kaldt eller hvor varmt det er, er det ofte store tavler på offentlige bygninger som viser klokkeslett og hvor mange grader det er.

Men de samme tallene kan fortelle om helt forskjellige temperaturforhold, avhengig av hvor du bor. Hvorfor ville vi for eksempel kle oss så lett som mulig hvis vi leste av 35 grader på en gradestokk her i Europa, mens vi ville ta på oss tykt yttertøy hvis vi så 35 grader på en gradestokk i USA?

Temperaturskalaer

Rett og slett fordi her i Europa, hvor vi vanligvis bruker celsiusskalaen, er 35 grader stekende hett. Men der hvor fahrenheitskalaen er i bruk, slik som i USA, er 35 grader kaldt, ikke langt over vannets frysepunkt. I denne artikkelen vil vi bare ta for oss disse to alminnelig brukte skalaene. Hvor kommer celsius- og fahrenheitskalaene fra?

I 1714 brukte den tyske fysikeren Gabriel Daniel Fahrenheit et kvikksølvtermometer for å utarbeide en temperaturskala. Han fant fram til tre faste punkter. Han ville at nullpunktet på skalaen skulle være så lavt som mulig. Han blandet derfor is, vann og et slags salt; temperaturen på blandingen falt og var den laveste han klarte å oppnå. Denne temperaturen ble betegnet med 0 på skalaen. Deretter valgte Fahrenheit kroppstemperaturen til et friskt menneske som det øvre punktet på skalaen. Han fastsatte denne temperaturen til 96 grader. (Senere har man imidlertid funnet at kroppstemperaturen til et friskt menneske er omkring to og en halv grad høyere enn den han vilkårlig fastsatte.) For å finne fram til det tredje faste punktet målte han ved hvilken temperatur vann fryser til is, og fant at den var 32 grader. Senere anvendte han skalaen på vannets kokepunkt. Den temperaturen viste seg å være 212 grader ved havoverflaten, og senere foreslo Fahrenheit denne temperaturen som det øverste punktet på sin nye skala.

En samtidig av Gabriel Fahrenheit var Anders Celsius, en svensk astronom som levde fra 1701 til 1744. I 1742 utarbeidet Celsius en temperaturskala som i likhet med fahrenheitskalaen bærer oppfinnerens navn. Skalaen er basert på to faste punkter: 0 grader er vannets frysepunkt, og 100 grader er vannets kokepunkt ved havoverflaten. Celsiusskalaen brukes overalt hvor det metriske system er innført.

Ettersom både fahrenheit- og celsiusskalaen er i vanlig bruk i dag, er det ofte nødvendig å omregne temperaturer fra den ene skalaen til den andre. Hvordan gjør man det? Legg først merke til at forskjellen mellom vannets kokepunkt og frysepunkt på fahrenheitskalaen er 180 grader (212 grader minus 32 grader). Men på celsiusskalaen er den 100 grader. Forholdet mellom de to skalaene er derfor 180/100, eller 9/5.

Når du skal regne om fra fahrenheit til celsius, må du altså først trekke 32 fra fahrenheittemperaturen. Så multipliserer du differansen med 5/9. La oss si det er stekende varmt — 104 grader fahrenheit. For å finne fram til den tilsvarende celsiustemperaturen, trekker vi 32 fra 104 og får 72. Så multipliserer vi 72 med 5/9. Det blir 40, som er celsiustemperaturen. Og 40 grader celsius er virkelig stekende varmt!

Skal du derimot regne om fra celsius til fahrenheit, må du multiplisere celsiustemperaturen med 9/5 og så legge til 32. La oss for eksempel si at temperaturen er 20 grader celsius. Hva tilsvarer det på fahrenheitskalaen? Du multipliserer 20 med 9/5 og får 36. Ved å legge til 32 kommer du fram til en fahrenheittemperatur på 68 grader.

Hva er temperatur?

Temperatur er et mål for varme og kulde. Men hva er det som gjør et stoff varmt eller kaldt? Hvis du kunne se molekyl- og atomstrukturen i stoffer som blir varmet opp, ville du se at det skjedde forskjellige forandringer. Ta for eksempel en kjele med vann som blir varmet opp på en kokeplate.

Vannmolekylene beveger seg raskere og raskere. Snart koker vannet. Det skjer når vannmolekylene beveger seg så raskt at de spretter fra hverandre og ikke lenger holder sammen i væskeform. Vannet begynner i virkeligheten å bli til gass, som vi ser som damp.

Først danner det seg gassbobler i bunnen av kjelen, siden det er der temperaturen er høyest. Selv om det stadig tilføres varme mens vannet går over i dampform, endrer ikke temperaturen seg. Det er fordi det krever energi å få molekylene til å gå over fra væske til gass. Det er den varmen som tilføres, som gir denne energien. I stedet for at vannet blir varmere, er det rett og slett flere vannmolekyler som går over i gassform.

Vannmolekylene i gassform beveger seg raskere og raskere og vibrerer og bytter plass etter hvert som temperaturen øker. Hvis temperaturen på dampen ble tilstrekkelig høy, titalls eller hundretalls millioner av grader, ville selv elektronene bli revet løs fra atomene. Ved så høye temperaturer ville atomkjernene støte sammen med så stor kraft at det kunne finne sted kjernereaksjoner. Og det er dette som er tanken bak forsøkene med å fremstille elektrisitet ved hjelp av kjernefusjon.

Høye og lave temperaturer

Så vidt man vet, finnes det ingen øvre temperaturgrense. Derimot ser det ut til at det finnes en nedre grense. Det absolutte nullpunkt er blitt fastsatt til minus 273,15 grader celsius (minus 459,67 grader fahrenheit). Det er ved dette punktet molekylene og atomene i et stoff har den minst mulige energi.

Planeten Plutos overflate har en anslått temperatur på omkring minus 210 grader celsius. I 1965 oppdaget astronomene at verdensrommet har en temperatur på omkring minus 270 grader celsius, bare tre grader over det absolutte nullpunkt på celsiusskalaen. Den andre ytterlighet er solen, hvor man tror det er en temperatur på omkring 15 millioner grader celsius. Men stjerner som er større enn solen — og det finnes stjerner som er flere tusen ganger større — har sannsynligvis mye høyere temperaturer.

Hvor store temperaturforskjeller er det her på jorden? De er forholdsvis små. I Antarktis ble det den 21. juli 1983 målt en temperatur på minus 89,2 grader celsius. Og en rekordhøy temperatur på 58 grader celsius ble registrert i El Azizia i Tripolitania i Nord-Afrika den 13. september 1922. Men de færreste mennesker har opplevd temperaturer som i det hele tatt nærmer seg disse ytterlighetene. Vi kan være takknemlige mot vår Skaper, Jehova Gud, for at temperaturene på jorden holder seg innen forholdsvis snevre grenser. På grunn av det kan vi leve et behagelig liv her på jorden.

[Illustrasjon på side 13]

(Se den trykte publikasjonen)

Fahrenheit Celsius

98,6 37 Normal kroppstemperatur

32 0 Vannets frysepunkt

-460 -273 Det absolutte nullpunkt