Waarom heeft Celsius 0° bij het kookpunt gezet en 100° bij het vriespunt?

Annika, 12 jaar
20 oktober 2021

Antwoord

Beste Annika,

Celsius had inderdaad zijn thermometerschaal omgekeerd bedacht: 0°C op het kookpunt van water, en 100°C op het vriespunt. Hij wilde zo negatieve temperatuurswaarden vermijden. Daarbij moet je bedenken dat in de leefwereld van toen temperaturen boven dan het kookpunt van water zeldzamer beschouwd werden dan temperaturen onder dan het vriespunt van water. Ook verschillende andere thermometerschalen die in die tijd werden uitgevonden, waren omgekeerd.

De schaal van Celcius werd later omgedraaid naar deze die we vandaag kennen. Een omgekeerde schaal zou ook erg onhandig zijn met wat we nu weten: naar beneden toe ligt een absolute minimumtemperatuur op -273.15°C. Deze temperatuur is nog niet bereikt, maar wel erg dicht benaderd. Echter, naar boven toe loopt de temperatuurschaal veel verder door. In laboratoria zijn al temperaturen van triljoenen (12 nullen!) graden bereikt. Er is wel een theoretische bovengrens (de "Planck temperatuur"), maar die ligt nog zeer ver boven de hoogst bereikte temperatuur.

 

Ik had je vraag eerst gelezen als "waarom zou je hiervoor water gebruiken?" en zal die toch ook nog even beantwoorden.

In ieder geval moet men voor een praktisch bruikbare temperatuurschaal één of meer ijkpunten vastleggen, zeg maar temperaturen van gekende fenomenen in de natuur waarmee je thermometers kunt vergelijken, een bestaande thermometer kunt contoleren, of waarmee je een schaal kunt aanbrengen op een nieuwe thermometer die je aan het bouwen bent.

Historisch gezien heeft men vanalles gebruikt om een thermometerschaal op te baseren: smeltpunt van boter, de temperatuur van de kelder van de sterrenwacht van Parijs, de temperatuur onder de oksel van een gezonde man, ... Water bleek een beter idee, maar Celcius was zeker ook niet de eerste om water als referentie te gebruiken (reeds in 1680 door de Italiaan Francesco Eschinardi).

De overgang tussen vast en vloeibaar (smelten of stollen/bevriezen) of tussen vloeibaar en gas (verdampen of condenseren) van materialen in onze omgeving wordt gekenmerkt door een vaste temperatuur. Bijvoorbeeld: een emmer water dat aan het bevriezen is heeft de vriestemperatuur vanaf het moment dat de eerste ijskristallen er in komen tot wanneer de gehele inhoud van de emmer in ijs is veranderd. De temperatuur blijft hierbij gelijk, maar je haalt wel energie (warmte) uit het water. Vloeibaar water zal je doorgaans niet vinden onder het vriespunt, ijs niet boven het vriespunt. Als je water opwarmt, zal het kookpunt bereikt worden, en blijft het water op die zelfde temperatuur tot het volledig in waterdamp is omgezet. Je steekt er wel energie (warmte) in. Dergelijke "overgangen" zijn gemakkelijk te verkrijgen, en dus ideaal om als ijkpunt te dienen.

Er zijn verschillende redenen te bedenken waarom je specifiek water zou gebruiken voor een temperatuurschaal:

  • Water is alomtegenwoordig op Aarde: het is bij uitstek de stof die ons leven en onze omgeving bepaalt.
  • Bovendien liggen het vriespunt en het kookpunt van water binnen onze leefwereld, bijvoorbeeld in de natuur of in de keuken.

Celcius bestudeerde de bruikbaarheid van water voor een temperatuurschaal. Voor het vriespunt van water op 0°C had Celcius gevonden dat de temperatuur bijna overal op Aarde constant is, onafhankelijk van waar het gemeten wordt en van de weersomstandigheden. Dit in tegenstelling tot het kookpunt, dat meer veranderlijk is, en met name wordt bepaald door de luchtdruk, en vandaar dat die temperatuur uitdrukkelijk "bij een luchtdruk van 1 atm" wordt gemeten.

Het werk van Celcius is slechts een klein deeltje in een lange geschiedenis waarin talloze mensen aan een thermometerschaal werkten. Tegenwoordig is het concept "temperatuur" op veel fundamentelere eigenschappen van de materie gebaseerd. Toch wordt voor de officiële thermometerschaal (ITS 90) nog een aantal ijkpunten gebruikt, waaronder nog steeds vriespunt, later correcter bijgesteld naar het trippelpunt, van water.

 

Met vriendelijke groet,

Pieter

Reacties op dit antwoord

  • 22/11/2021 - Annika (vraagsteller)

    Hallo Pieter! Sorry dat ik nu pas dank je wel zeg om me dit antwoord te geven! Dag Annika

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2021
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen