Vad känner du till om temperatur?

VAD kan vara mera avkopplande än att ställa sig under en varm dusch eller lägga sig i ett varmt bad en kylig dag? Men om vattnet är för varmt eller för kallt känner man obehag och stannar så kort stund som möjligt under duschen eller i badet. Vad är det som gör duschen eller badet till en behaglig upplevelse och inte till en chock? Naturligtvis är det vattentemperaturen.

Utomhustemperaturen är också av intresse varje dag. Om vi vet vilken temperatur det är, kan vi bestämma vad vi skall ta på oss och över huvud taget hur vi planerar vår dag. På grund av att det har så stor praktisk betydelse att känna till temperaturen visar man ofta på offentliga byggnader såväl temperatur som tid.

Det siffervärde som visas kan emellertid avse mycket olika temperaturförhållanden, beroende på var man befinner sig. En temperatur på 40 grader skulle i Förenta staterna innebära att man måste ta på sig varma ytterkläder, medan 40 grader i Europa betyder lättaste möjliga klädsel.

Temperaturskalor

Det är helt enkelt så att i länder som USA, där fahrenheitskalan används, är 40 grader en temperatur som inte är mycket över vattnets fryspunkt. Men i Europa, där celsiusskalan allmänt används, innebär 40 grader en förtärande hetta. I denna artikel kommer vi att uppehålla oss vid dessa två allmänt använda skalor. Varifrån har de kommit?

År 1714 använde den tyske fysikern Gabriel Daniel Fahrenheit en kvicksilvertermometer för att konstruera en temperaturskala. Han bestämde tre fasta nivåer. Nollpunkten på skalan skulle ligga så lågt som möjligt. Därför gjorde han en köldblandning av is, vatten och ett slags salt, varvid temperaturen sjönk till den lägsta punkt han då kunde åstadkomma. Denna temperatur fastställdes till noll grader på hans skala. Därefter valde Fahrenheit kroppstemperaturen hos en frisk människa som den övre punkten på skalan. Denna temperatur angav han till 96 grader. (Senare har man emellertid funnit att en frisk människas kroppstemperatur är omkring 2 ¹/2 grader högre än den siffra som Fahrenheit godtyckligt valde.) För att få den tredje fasta punkten mätte han vattnets fryspunkt och fann den vara 32 grader. Senare användes denna skala för att mäta vattnets kokpunkt. Temperaturen visade sig vara 212 grader vid havsnivån, och Fahrenheit föreslog senare att detta skulle utgöra den övre fasta punkten på hans nya skala.

Den svenske astronomen Anders Celsius var samtida med Gabriel Fahrenheit. Han levde mellan åren 1701 och 1744. År 1742 konstruerade Celsius en temperaturskala som även den har fått namn efter sin upphovsman. Skalan baseras på två fasta punkter: 0 grader för vattnets fryspunkt och 100 grader för dess kokpunkt vid havsnivån. Avståndet mellan dessa två punkter på termometern delade Celsius i 100 lika långa delar. Celsiusskalan används i de länder som tillämpar det så kallade metriska måttsystemet.

Eftersom både fahrenheitskalan och celsiusskalan är i allmänt bruk, är det nödvändigt att kunna omvandla det ena  värdet till det andra och tvärtom. Hur gör man? Skillnaden mellan vattnets kokpunkt och fryspunkt är på fahrenheitskalan 180 grader (212 minus 32). På celsiusskalan motsvarar detta 100 grader. Förhållandet mellan skalorna blir då 180/100 eller 9/5.

Om man vill omvandla fahrenheitgrader till celsiusgrader börjar man med att minska fahrenheittemperaturen med 32. Det erhållna värdet multipliceras med fem och divideras med nio (5/9). Låt oss säga att temperaturen är 104 °F (fahrenheitgrader). Minska 104 med 32, vilket ger 72. Multiplicera sedan 72 med 5/9. Resultatet blir 40, vilket är motsvarande celsiustemperatur. Och 40 °C är en mycket hög utomhustemperatur.

Om man å andra sidan vill förvandla celsiusgrader till fahrenheitgrader måste man multiplicera utgångsvärdet med 9/5 och sedan addera 32 till det resultat man har fått. Anta till exempel att temperaturen är 20 °C. Vad motsvarar detta på fahrenheitskalan? Multiplicera 20 med 9/5. Det ger 36. Lägg till 32, och resultatet blir 68 °F.

Vad är temperatur?

Temperatur är ett mått på värme och kyla. Men vad är det som gör att ett ämne blir varmt eller kallt? Om man kunde se in i materialets molekyler eller atomer medan det upphettas, skulle man iaktta vissa förändringar som äger rum. Ta som exempel en kastrull med vatten som värms på spisen.

Vattenmolekylerna rör sig allt snabbare, och snart kokar vattnet. Detta inträffar när vattenmolekylerna rör sig så snabbt att de ”knuffar” i väg varandra och inte längre håller ihop i vätskeform. Vattnet håller på att övergå i gasform, det som vi kallar ånga.

Gasbubblorna bildas först vid kastrullens botten, eftersom temperaturen där är högst. Fastän värme tillförs kontinuerligt medan vattnet övergår till ånga, ändras inte temperaturen. Det beror på att det går åt energi för att molekylerna skall kunna bryta sig loss från det flytande tillståndet och övergå i gasform. Den tillförda värmen ger den erforderliga energin. Vattnet blir således inte varmare, utan allt fler vattenmolekyler bildar i stället ånga.

Vattenmolekylerna i gasform rör sig allt snabbare, vibrerar och far omkring när sedan temperaturen fortsätter att öka. Om ångans temperatur ökades mycket kraftigt — till många miljoner grader — skulle till och med elektronerna slitas loss från atomerna. Vid så höga temperaturer skulle atomkärnorna krocka med varandra, och det skulle uppstå så kallade termonukleära reaktioner. På detta sätt tror man sig kunna åstadkomma kärnfusion för att använda denna som energikälla.

Temperaturgränser

Så vitt vi vet finns det ingen övre temperaturgräns. Men däremot tycks det finnas en undre gräns. Absoluta nollpunkten har fastställts till −459,67 °F eller −273,15 °C. Det är den punkt då molekyler och atomer har sitt minsta möjliga energiinnehåll.

Ytan på planeten Pluto har en beräknad temperatur på −210 °C (−350 °F). År 1965 konstaterade astronomer att tomrummet i yttre rymden har en temperatur på −270 °C (−457 °F), bara 3 grader över absoluta nollpunkten. Å andra sidan anser vissa forskare att temperaturen i solens centrum är cirka 15.000.000 °C. Stjärnor som är större än solen — och det finns sådana som är många tusen gånger större — har troligen mycket högre temperatur.

Vilka temperaturer förekommer på jorden? De håller sig inom relativt snäva gränser. I Antarktis uppmättes den 21 juli 1983 en temperatur på −89,2 °C (−128,6 °F). En högsta lufttemperatur på 58 °C (136 °F) registrerades i El Azizia i Tripolitania i Nordafrika den 13 september 1922. Men det är ytterst få människor som har upplevt ens tillnärmelsevis så extrema temperaturer. Vi kan vara tacksamma mot vår Skapare, Jehova Gud, för att temperaturintervallet på jorden är ganska begränsat. Tack vare detta kan vi njuta av livet här.

[Diagram på sidan 13]

(För formaterad text, se publikationen)

Fahrenheit Celsius

98,6 37 Normal kroppstemperatur

32 0 Vattnets fryspunkt

grader sammanfaller

−460 −273 Absoluta nollpunkten