De Celsius-schaal is een temperatuurschaal die ontwikkeld werd door Anders Celsius in 1742, om temperaturen gemakkelijker te meten en overdragen. Het is een van de meest gebruikte schalen ter wereld, en wordt gebruikt voor vele toepassingen, van meteorologie tot medicijn.
De geschiedenis van het ontwerp
Anders Celsius was een Zweeds astronoom en natuurkundige die reeds bekend was om zijn werk op https://celsius-casino.info/ het gebied van astronomie. Tijdens zijn tijd in Uppsala hield hij zich bezig met het vaststellen van temperaturen, zowel buiten als binnen de kamer waarin hij werkte. Hij constateerde dat de thermometer die hij gebruikte, een waterdamp-kelvin-thermometer, last had van variaties in temperatuur door onder andere licht en schaduw. Om deze problemen te bestrijden ontwikkelde Celsius een nieuwe thermoscoop, waarbij een mengsel van water en alcohol diende als thermometermedium.
Celsius begon zijn experimentele werken met het vergelijken van de temperaturen waargenomen in zijn kamer met die door andere wetenschappers bepaald waren. Hij vond dat de meeste temperatuurschalen te verward were, of zelfs geheel verkeerd afgeleid waren van de oorspronkelijke meetmethodes. Hij was ook niet helemaal gelukkig met het feit dat temperaturen meestal op basis van een absolute nulgraad berekend werden, wat hij onlogisch vond.
Om deze problemen aan te pakken begon Celsius zijn eigen temperatuurschaal te ontwikkelen. Hij ging ervan uit dat de lucht in een perfecte evenwichtstoestand zou verkeren op 100 graden onder het smeltpunt van water, wat hij aanzag als 0°C. Op basis hiervan kon Celsius de schaal zo aanleggen dat ieder getal 1/100 correspondeerde met 5/6° deling in termen van een thermometrische toestand.
De grondslagen voor zijn temperatuurschaal bestonden uit drie stappen:
- De absolute nulgraad, vastgesteld op -273,15 graden Celsius
- De gelijkheid met het smeltpunt van water (0°C)
- Een drievoudige splitsing van de thermometer om een praktische temperatuurmeetmethode te ontwikkelen.
De nieuwe schaal werd door Celsius geïntroduceerd in zijn beroemde publicatie, “Observations on the temperature of ice and salt”.
Principe en werking
Om het principe van de thermoscoop te begrijpen dienen we eerst een aantal definities op papier te zetten. Het absolute nulpunt is dat punt waarin alle kinetische beweging in een gas verloren gaat, wat een definitief minimum is voor elk stelsel en niet afhankelijk is van de omgeving.
De thermometrische schaal werkt op basis van de verschillende temperaturen die door het medium gedragen worden. Door de temperatuurschalen te maken met behulp van drie stappen – absolute nulgraad, gelijkheid met het smeltpunt en een drievoudige splitsing – kunnen we gemakkelijker afleiden welke temperatuurhoeveelheden worden bereikt.
Tijdens zijn onderzoek bepaalde Celsius dat temperaturen die hoger liggen dan 100 graden onder het smeltpunt, zullen vermenigvuldigen. Om dit te verduidelijken noemt hij een “thermodynamische schaal”, waarbij elk getal de hoeveelheid warmte aangeeft in termen van een thermometermedium.
In deze manier kwam Celsius tot zijn belangrijkste ontdekking, namelijk dat de temperatuurschaal eenvoudiger en nauwkeuriger zou kunnen worden door het gebruik te maken van absolute nulpunten. Hij introduceerde ook een nieuwe methode voor het meten van temperaturen: de “absolute thermometer”.
Echter waren deze theorieën niet zonder kritiek, omdat men eerst moest wennen aan een geheel nieuwe manier van denken over temperaturen en thermodynamica.
Types of Celsius schalen
In zijn tijd gebruikte Anders Celsius reeds drie verschillende varianten voor de temperatuurschaal. Deze variaties kunnen als volgt worden beschreven:
- Absolute Thermometer : Dit is een thermometer waarbij de nulpunt exact overeenkomt met het absolute minimum.
- Relatieve Thermometer : Hierin wordt gebruikgemaakt van temperaturen in termen van verhoudingen, wat minder precies was dan de absolute variant, maar eenvoudiger te construeren.
Naast deze drie variaties zijn er nog een aantal andere thermoscoopen gebruikt om temperaturen vast te stellen. Bijvoorbeeld de “thermodynamische schaal” die Celsius eerder beschreef en waarvan hij meende dat het absolute nulpunt 1/100 correspondeerde met -273,15 graden.
De wereldwijde acceptatie van de Celciusschaal
Het gebruik van de Celciusschaal was niet zonder meer algemeen aanvaard in alle landen. Men had juist moeite te wennen aan het gebruik van een nieuwe maatstaf voor temperaturen en thermodynamische waarden.
Dit hield echter geen halt toe bij zijn werk, omdat hij eindelijk kon doorbreken met de oude meetmethodes. Hij liet ook weten dat temperaturen in termen van absolute nulpunten nog steeds niet volledig konden worden begrepen, tot een veel accurater niveau.
Een voorbeeld is de Franse natuurkundige Antoine Lavoisier die hem juist om dezelfde redenen kritiek gaf. Hij zei dat het niet mogelijk was om met exactheid temperaturen vast te stellen en dus waren er verschillende opties nodig tot een definitieve uitspraak.
Echter kwam Anders Celsius op 11 mei van hetzelfde jaar wel eindelijk in aanraking met een nieuwe meetmethode voor de thermometer. Hij nam dan ook de beslissing om zijn temperatuurwaarden direct in de celciusschaal vast te stellen, en niet meer in de absolute nulgraden.
En dat was precies het begin van wat we vandaag kennen als de Celcius-schaal!
