De geschiedenis van de temperatuureenheit
De menselijke kennis over temperatuur is een complex onderwerp dat zich overduidelijk uitstelt voor het ontwikkelen van een universeel gemakkelijke matigingsysteem. Al sinds de tijd van Hipparchus, de Griekse astronoom die wordt beschouwd als de eerste bekende wetenschapper, probeerde hij om officiële website zijn waarneming te verbinden met maatstaf en formule.
Tot in de 17de eeuw werden temperaturen meestal gemeten aan de hand van waterstand of licht, maar dit was een vaag systeem dat moeilijk te reproduceren en vergelijken viel. Met de komst van de thermometer ontwikkelde zich snel een nieuw systeem voor temperatuurmeting. Vooral door Galileo’s invloed werd deze nieuwe instrumentatie geïntroduceerd, maar het was pas met de uitvinding van de vloeibaar waterdamp thermometer in 1709 dat we ons eigenlijk verwachtten wat later te worden: een universeel en precies gemakkelijk systeem.
Deze uitvinder kwam echter niet voor niets. Zijn werk was gebaseerd op het feit dat, naarmate de temperatuur verhoogd wordt in een bepaalde stof (bijvoorbeeld water), de dichtheid ervan zal toenemen en de hoeveelheid vloeibare stof daardoor afneemt. Het resultaat was dus een thermometer die op basis van fysische eigenschappen werkte, niet om de gemakkelijkheidsgraad van bepaalde processen te meten.
Het duurde echter nog vele decennia voordat dit systeem zijn universeel karakter zou verwerven en als referentiepunt werd gekozen. De geboorte van Celsius in 1742 is hiertoe een cruciale stap geworden, waarbij de Zweedse astronoom Anders Celsius de temperatuur definieerde en gemeten met behulp van vloeibaar waterdamp thermostaten. Dit was echter niet zonder problemen: het ontwikkelde systeem had namelijk geen directe verband meer met de oorspronkelijke waarborgsysteem gebaseerd op licht- en fysieke eigenschappen, wat als gevolg had dat verschillende temperatuureenheden werden gebruikt in verschillende landen.
Het ontstaan van Fahrenheit
Door deze problemen kwam de Engelse wetenschapper Gabriel Fahrenheit voort uit een krachtig systeem om temperaturen te meten. Hij ontdekte namelijk op basis van zijn experimentele onderzoek dat het bijna identieke niveau, wat hij dan ook beschreef als de zogenaamde nulpunt, door verhoudingsgewijs aangetoonde variaties in waterdamptemperatuur te meten werd bereikt. Hij voegde daarnaast zijn eigen temperatuureenhed toe (°F) en gebruikte deze om een schaal van 32 tot 212 graden voor verschillende temperaturen.
Fahrenheit’s ontdekking was op dat moment een belangrijke stap in de ontwikkeling van het moderne systeem voor gemeten maatstaf. Vanuit zijn werken werd een nieuwe geboorte gegrepen door anderen die naar deze nieuwe methode luisterden en deze bekrachtigden met hun eigen experimentele werk.
De komst van Kelvin
Het was echter pas in de 19de eeuw dat het systeem zijn universele status zou verwerven. De Ierse natuurkundige William Thomson, die later bekend werd als Lord Kelvin, werkte aan een theorie om alle eigenschappen te verklaren en hij legde uit hoe deze kunnen worden gemeten met behulp van temperaturen.
Zijn werk had echter niet alleen invloed op de maatstaf maar vooral ook op het ontwikkelen van een geheel nieuw systeem voor temperatuurmeting. In 1851 werd hij benoemd tot professor in Edinburgh en begon aan zijn experimenten met thermometers die gebaseerd waren op fysische eigenschappen.
Kelvin vond uit dat de temperaturen, zoals gemeten door Fahrenheit, niet alleen afhankelijk zouden zijn van een bepaalde lichtgraad maar ook van andere fysieke processeigenschappen. Hij bereikte namelijk bij het nulpunt (0 Kelvin) nog steeds verschillende resultaten met de diverse temperatuurinstrumenten die hij gebruikte en stelde voor om een nieuw systeem te ontwikkelen dat gebaseerd is op deze eigenschappen.
Hij vond dat Fahrenheit’s systeem niet volledig was en vooral beperkt. Hij merkte wel in waar de Zweden rekening mee hadden met het feit dat er drie verschillende lichttemperaturen waren, namelijk die van waterdamp, vloeibaar water en stoomwater.
Het universele karakter
Zijn uitvinding was dus niet alleen een geboorte voor een nieuw systeem maar ook de eerste poging om de temperaturen te schatten met behulp van fysische eigenschappen. Hij beweerde dat dit universeel zou zijn en niet afhankelijk meer zouden worden gemaakt van licht of andere externe factoren.
Het resultaat was een thermometer die gebaseerd is op Kelvin’s theorie, hetgeen later de naam thermistor kreeg. Het was nu voor iedereen mogelijk om temperatuur te meten en bepalen in basisgraden.
Door dit universale karakter werden andere landen snel geïnteresseerd in dit nieuwe systeem dat niet meer afhankelijk was van fysische eigenschappen, maar gebaseerd was op een eenvoudigere waarborg. Het ontwikkelen werd nu mogelijk met behulp van de eerste computer die werkte aan een universeel temperatuurmetingssysteem.
Het moderne systeem
De komst van Kelvin markeerde het einde van Fahrenheit’s en Celsius’ regeerperiode in de wereld. Zijn thermometer was echter nog steeds niet perfect en later zou het ook worden aangepast voor gebruik op een grotere schaal. Met deze aanpassingen werd nu in alle landen een uniforme temperatuurmeting mogelijk.
Het moderne systeem, dat gebaseerd is op Kelvin’s theorie van de thermische eigenschappen van materie en overdracht, heeft nu echter alleen maar uitgebreid de ontwikkeling die eerder door Celsius was geïnitieerd. Zo wordt het gebruik van het graden-systeem steeds populairdere met een omkeerbare meetinstrument.
Het bereik van het moderne systeem
Bij de huidige temperatuureenheden kunnen temperaturen in alle regio’s gemeten worden en zijn deze vrijwel overal hetzelfde. Het is echter mogelijk om op basis hiervan, verschillende varianten te onderscheiden zoals het nulpunt van een thermometer.
Het bereik loopt voor Celsius van -100 tot 130 graden Celsius, terwijl Fahrenheit de temperatuur schat in termen van de verhouding met waterdamp. Met dit systeem is nu het gemakkelijk om vast te stellen wat er precies gebeurt bij een bepaalde maatstaf.
Conclusie
De geschiedenis van de temperatuureenheden toont aan hoe moeilijk het was om met behulp van oude methoden de universele status te verwerven en zo tot het huidige systeem geleid.
