Temperatur

Denne artikel bør gennemlæses af en person med fagkendskab for at sikre den faglige korrekthed.
Temperaturen for en ideel monoatomisk gas er udregnet i forhold til den gennemsnitlige kinetisk energi fra dens atomer når de bevæger sig.

Temperatur er det fysiske udtryk for hvor kolde eller varme ting er, eller mere præcist; hvor meget termisk energi de indeholder. Temperatur kan måles på forskellige måder, men generelt kaldes et instrument til måling af temperatur for et termometer.

Gennem tiderne er der blevet brugt en lang række forskellige temperaturskalaer, hvoraf man i Danmark og det meste af Europa kender og primært anvender celsius-skalaen. Desuden findes fahrenheit-skalaen, som bruges i visse engelsktalende lande udenfor Europa, først og fremmest USA. Skalaerne réaumur- og rankine benyttes stort set ikke længere og er kun interessante i historisk sammenhæng.

I naturvidenskabelige og tekniske sammenhænge anvendes primært kelvin-skalaen, som i modsætning til de andre skalaer ikke er en grad-skala, dvs. der angives ikke noget gradtegn foran enhedsbetegnelsen. En temperatur udtrykt i kelvin omtales også som absolut temperatur.

Termisk energi i stoffet

Hvis en stofansamling rummer en vis mængde termisk energi, vil stoffets atomer eller molekyler bevæge sig – jo højere temperatur, desto mere bevægelse. Da atomerne/molekylerne ikke kan "sidde mere stille" end det at være helt ubevægelige, findes der en nedre grænse for temperatur. Denne grænse kaldes for det absolutte nulpunkt, og udtrykt på celsiusskalaen ligger dette punkt ved -273,15 °C. Det absolutte nulpunkt, benyttes bl.a. i forbindelse med udregning af støjspænding i elektroniske komponenter.

I gasser er temperaturen direkte proportional med de enkelte atomers/molekylers gennemsnitlige impuls, som ikke er lineært sammenlignelig med bevægelsesenergi.

Læren om temperaturs egenskaber kaldes termodynamik.

Strålingstemperatur

Legemer ved alt andet end det absolutte nulpunkt udsender [[Elektromagnetiske spektrum |elektromagnetisk varmestråling]] i et spektrum, som er karakteristisk for legemets temperatur. Hvis legemet absorberer al udefra kommende stråling og dermed heller ikke transmitterer stråling, kaldes legemet for et sortlegeme, og det vil udsende elektromagnetisk stråling i forskellige bølgelængder på en måde, der kun afhænger af legemets temperatur. hvilket beskrives af Plancks lov. Dette giver mulighed for at bestemme et legemes overfladetemperatur fra afstand uden at berøre legemet med et termometer. For eksempel har man på denne måde fastslået overfladetemperaturerne for stjerner, der befinder sig adskillige lysår fra Jorden.

Skalaer

Der findes adskillige enheder for temperatur, og skalaerne er ikke generelt proportionale og starter ikke nødvendigvis ved samme temperatur.

Kelvin-skalaen

Uddybende Uddybende artikel: Kelvin

Den internationalt anerkendte SI-enhed er Kelvin. Kelvin-skalaen er defineret på baggrund af følgende to forhold:

  1. Kelvin- og Celsius skalaen skal vokse lige hurtigt. Dvs.: en temperaturforskel på een Kelvin er identisk med en forskel på een grad Celsius.
  2. Kelvin-skalaens definitionspunkt er vands tripelpunkt = 0,01 °C = 273,16 K. Tripelpunktet er den temperatur, hvor vand ved et tryk på 611,7 Pa, eksisterer på både fast-, væske- og gasform på een og samme tid. Herved bliver det absolutte nulpunkt: 0 K = –273,15 °C.

Celsius-skalaen

Uddybende Uddybende artikel: Celsius

Celsius-skalaen er defineret ud fra de to almindelige faseovergange for vand ved standard tryk, således at en grad er lig med een 1/100 af denne forskel i temperatur. De to faseovergange er: 0 °C (frysepunktet) og 100 °C (kogepunktet).

Fahrenheit-skalaen

Uddybende Uddybende artikel: Fahrenheit

Fahrenheit-skalaen er på samme måde som Celsius-skalaen defineret ved fryse- og kogepunkter. Fahrenheit benyttede dog saltlage i stedet for vand, hvilket forklarer de anderledes værdier for vands fryse- og kogepunkt. hhv. 32 °F og 212 °F. Det absolutte nulpunkt udtrykt ved Fahrenheit-skalaen er: −459,67 °F

Rankine-skalaen

Uddybende Uddybende artikel: Rankine

En temperatur angivet ved Rankine-skalaen betegnes med °R evt. °Ra. Rankine-skalaen er parallel med Fahrenheit-skalaen på samme måde som Kelvin-skalaen er parallel med Celsius-skalaen. USA's standardiserings institut anbefaler dog brug af Kelvin-skalaen i stedet for Rankineskalaen.[1]

Omregning

  • Fahrenheit → Celsius:  °C = (°F – 32) * 5/9
  • Celsius → Fahrenheit:  °F = °C * 9/5 + 32

De to skalaer skærer hinanden ved -40, idet: -40 °F = -40 °C

  • Celsius → Kelvin:   K = °C + 273,15
  • Kelvin → Celsius:   °C = K - 273,15

I formler angives temperatur i kelvin dog traditionelt med T, mens celsiusgrader angives med t.

Réaumur ºR = 4/5 °C benyttes ikke længere.

Jordens temperaturforskelle

Uddybende Uddybende artikel: Klimamodel
Temperaturen i 420.000 år sammenholdt med kuldioxyd, CO2, metan CH4 og solindstråling som målt i iskerner fra Vostok, forskningsstation i Antarctica

Temperaturen på Jorden afhænger af solindstrålingen, hvor lige sollyset rammer jordens overflade, og udstrålingen, betinget af bl.a. refleksion, albedo, og drivhusgasser. I lande nær Ækvator står solen altid højt på himlen, og det er da ofte også meget varmt her. Jordens akse hælder desuden omtrent 23.5° i sin bane om solen, hvilket gør, at lande mellem Nordlige og Sydlige vendekreds principielt ingen årstider har, idet solen hver dag er lige langt fra jordens overflade på dette sted. Steder længere syd- eller nordpå har fire årstider, da deres afstand til solen varieres i løbet af året.

Nær syd- og nordpolen rammer sollyset jordens overflade i en meget stor vinkel. Af den grund kan solens stråler kun "snitte" overfladen, og det vil ofte være meget koldt her. Den officielt laveste temperatur, målt af det russiske forskningscenter Vostok den 21. juli 1983, viste -89,2 °C. Senere satellitmålinger på det Østantarktiske plateau har dog vist endnu lavere temperaturer på helt ned til -98 °C. Indtil september 2012 mente man, at den højeste temperatur blev målt i Al 'Aziziyah i Libyen til 58 °C, den 13. september 1922. Imidlertid har en revision af instrument og måling vist, at den var forkert. Den højeste temperatur, der er registreret på Jorden er dermed 56,7 °C, som blev målt 10. juli 1913 på Greenland Ranch i Death Valley, Californien, USA.[2]

Overfladetemperatur og lufttemperatur

Infrarøde målinger fra NASA's MODIS, har vist temperaturer op til 70.7°C (159.3°F) i perioden 2003-9 i Lut ørkenen i Iran, ifølge NASA's Earthobservatory[3].

Infrarøde temperaturmålinger viser midlertidigt overfladetemperaturen. mens de fleste jordbaserede målinger er lufttemperaturmålinger taget 1,5-2m over overfladen. Og ligesom sandstrand også kan blive varmere end luften, kan disse målinger ikke sammenlignes direkte med de historiske målinger. NASA har lavet en featureside med de 5 varmeste steder på Jorden[4]

Kuldeindeks

En ting er den faktiske temperatur, noget andet er hvordan vi føler det. Det afhænger nemlig vindens styrke, og angives ved hjælp af kuldeindekset. Effekten (forskellen mellem faktisk og følt temperatur) er større, jo koldere det er.

Kropstemperatur

I sundhedsverdenen anvendes kropstemperatur som en af de grundlæggende indikatorer for, hvordan kroppen har det. Måling af temperaturen foretages mest almindeligt med øre- eller pande-termometer af tids- og komforthensyn, eller med rektaltermometer for større præcision. På sygehuses specialafdelinger, for eksempel operationsafdelinger eller intensivafdelinger, foretages ofte også invasive målinger af kernetemperaturen i lungearterien eller via blærekateter.

Noter

  1. ^ B.8 Factors for Units Listed Alphabetically from Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication 811, 2008 edition, Ambler Thompson and Barry N. Taylor
  2. ^ Ramskov, Jens (14. september 2012). "Libysk rekord i varmeste måling på kloden var helt hen i vejret". Arkiveret fra originalen 16. september 2012. Hentet 2012-09-14. Den internationale meteorologiske organisation WMO erklærer nu, at målingen af en temperatur på 58 grader celsius i Al Azizia omkring 40 kilometer syd-sydvest for Tripoli i Libyen den 13. september 1922 var en målefejl. {{cite web}}: Mere end en |author= og |last= angivet (hjælp)
  3. ^ The hottest spot on Earth NASA, University of Montana
  4. ^ Where is the hottest place on Earth? NASA, 2012

Se også

Litteratur

  • P. Andersen og M. Vahl: Klima- og Plantebælter; Tiende udgave ved Sofus Christiansen og Einar Storgaard; Gyldendal 1963
  • Kirstine Meyer, Temperaturbegrebets udvikling gennem tiderne samt dets sammenhæng med vexlende forestillinger om varmens natur (disputats), 1909.

Eksterne henvisninger

Medier brugt på denne side

Translational motion.gif
Motion of gas molecules.

The randomized thermal vibrations of fundamental particles such as atoms and molecules—gives a substance its “kinetic temperature.” Here, the size of helium atoms relative to their spacing is shown to scale under 1950 atmospheres of pressure. These room-temperature atoms have a certain, average speed (slowed down here two trillion fold). At any given instant however, a particular helium atom may be moving much faster than average while another may be nearly motionless. The rebound kinetics of elastic collisions are accurately modeled here. If the velocities over time are plotted on a histogram, a Maxwell-Boltzmann distribution curve will be generated. Five atoms are colored red to facilitate following their motions.

Note that whereas the relative size, spacing, and scaled velocity of the atoms shown here accurately represent room-temperature helium atoms at a pressure of 1950 atmospheres, this is a two-dimensional scientific model; the atoms of gases in the real world aren’t constrained to moving in two dimensions in windows precisely one atom thick. If reality worked like this animation, there would be zero pressure on the two faces of the box bounding the Z-axis. The value of 1950 atmospheres is that which would be achieved if room-temperature helium atoms had the same inter-atomic separation in 3-D as they have in this 2-D animation.