Fysica 2022-2023
Hoofdstuk 14– thermometrie
Het begrip temperatuur
Er is een grote hoeveelheid energie opgesloten in elk voorwerp. Bv. deze cursus: de bladeren
bestaan uit moleculen die voortdurend in beweging zijn, ze hebben kinetische energie. Door
interacties met naburige moleculen hebben ze ook potentiële energie. Je kan dit makkelijk
verb randen dus er moet ook chemische energie in opgeslagen zitten. Er zijn ook grote
energieën verbonden met de atomaire kernen en de elektronenconfiguratie. Er is ook de
energie van het bestaan zelf (E = mc²). Tussen al deze energieën st aat de tempereratuur die in
verband staat met de willekeurige beweging van de atomen en moleculen in een materiaal:
de temperatuur is recht evenredig met de gemiddelde kinetische energie van de moleculaire
beweging.
Hoe warmer een voorwerp aanvoelt , hoe hoger zijn temperatuur. Omdat de snelheid van de
elektronen niet meetbaar is zal men de temperatuur van het lichaam bepalen door een andere
met de temperatuur verbonden grootheid te meten, bv. de uitzetting van een vl oeistof (kwik),
drukmeting of de elektrische weerstand van een materiaal.
Thermisch evenwicht
Wanneer 2 lichamen met elkaar in contact worden gebracht veranderd over het algemeen
hun temperatuurstoestand . Er zal thermische energie vloeien tussen de 2 totdat hun
temperaturen gelijk zijn: op dat moment heeft men thermisch evenwicht. Zo werkt ook een
thermometer.
Nulde wet van thermodynamica
Als voorwerp A in thermisch evenwicht is met voorwerp B en voorwerp C met voorwerp B dan
zullen voorwerpen A en C in thermisch evenwicht zijn wanneer ze in thermisch contact
worden gebracht met elkaar.
OPM.: Zelfs als A en B gescheiden zijn door een wand kunnen de temperatuurstoestanden
beïnvloed t worden . Diathermische wand: invloed is mogelijk (vb. Koper). Een adiabatische
wand: wanneer temperatuurstoestanden onafhankelijk van elkaar kunnen veranderen. (vb.
hout)
Temperatuurschalen
Absolute temperatuurschaal/ Kelvinschaal
Tijdens faseovergangen bij contante druk blijft de temperatuur constant.
Normaal smeltpunt = een temperatuur dat een vloeistof met haar vaste fase in evenwicht is bij
druk 1 atm
Normaal kookpunt = temperatuur waarbij een vloeistof met haar dampfase in evenwicht is bij
dezelfde standaarddruk
, Normaal sublimatiepunt = temperatuur waarvoor de vaste fase in evenwicht is met de
dampfase
Tripelpunt = punt waarbij de 3 fase in evenwicht zijn bij eenzelfde druk en een bepaalde
temperatuur. Dat van water wordt gebruikt als ijkpunt in de thermometrie.
Absoluut nulpunt = 0K komt overeen met een toestand waar atomen geen roostertrillingen
ondergaan, dus geen thermische energie meer bezitten.
Celsiusschaal
De grootte van 1 Celsiusgraad is gelijk aan de grootte van 1 Kelvingraad, alleen is het nulpunt
der schaal anders gekozen, nl. door aan het tripelpunt van water de waarde 0.01 °C toe te
kennen. Zijn Tc en T de overeenkomstige temperaturen uitgedrukt respec tievelijk in de
Celsius - en Kelvinschaal dan is:
°𝐶
𝑇𝑐 = (𝑇 − 273,15)
𝐾
Het normaal kookpunt van water bedraagt 373.15K of 100.00 °C
Fahrenheitschaal
Hij koos 97°F als de temperatuur van het menselijk lichaam. In de moderen versie is dit 98,6°F.
Water bevriest bij 32°F en kookt bij 212°F.
9 °𝐹
𝑇𝐹 = ( ) 𝑇 + 32 °𝐹
5 °𝐶 𝐶
Thermische uitzetting
Op elke uitzonderingen na zetten stoffen zich uit bij stijgende temperatuur. Deze uitzetting is
evenredig met de temperatuur:
𝛥𝐿 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 ⋅ 𝛥𝑇
De constante hangt af van het specifiek materiaal en van de beginlengte L 0 . Men noemt de
lineaire uitzettingscoëfficiënt 𝛼:
1 𝛥𝐿
𝛼=
𝐿0 𝛥𝑇
De eenheid van 𝛼: 𝐾 −1 𝑜𝑓°𝐶 −1
𝛥𝐿 = 𝛼𝐿0 𝛥𝑇
De volume -uitzettingscoëfficiënt 𝛽 van een lichaam met volume V bij temperatuur T is:
1 𝛥𝑉
𝛽=
𝑉0 𝛥𝑇
Stoffen met een hoog SP hebben gewoonlijk ene kleine uitzettingscoëfficiënt . Voor
vloeistoffen is ze groter dan voor vaste stoffen.
Uitzondering: gedrag van water, in het temperatuursinterval (0° -4°C) vermindert het volume bij
stijgende temperatuur, de volume -uitzettingscoëfficiënt is negatief. Dit komt door H -
bruggen doe ontstaan door het 6 -hoekig schikken van de moleculen die ervoor zorgen dat de
Hoofdstuk 14– thermometrie
Het begrip temperatuur
Er is een grote hoeveelheid energie opgesloten in elk voorwerp. Bv. deze cursus: de bladeren
bestaan uit moleculen die voortdurend in beweging zijn, ze hebben kinetische energie. Door
interacties met naburige moleculen hebben ze ook potentiële energie. Je kan dit makkelijk
verb randen dus er moet ook chemische energie in opgeslagen zitten. Er zijn ook grote
energieën verbonden met de atomaire kernen en de elektronenconfiguratie. Er is ook de
energie van het bestaan zelf (E = mc²). Tussen al deze energieën st aat de tempereratuur die in
verband staat met de willekeurige beweging van de atomen en moleculen in een materiaal:
de temperatuur is recht evenredig met de gemiddelde kinetische energie van de moleculaire
beweging.
Hoe warmer een voorwerp aanvoelt , hoe hoger zijn temperatuur. Omdat de snelheid van de
elektronen niet meetbaar is zal men de temperatuur van het lichaam bepalen door een andere
met de temperatuur verbonden grootheid te meten, bv. de uitzetting van een vl oeistof (kwik),
drukmeting of de elektrische weerstand van een materiaal.
Thermisch evenwicht
Wanneer 2 lichamen met elkaar in contact worden gebracht veranderd over het algemeen
hun temperatuurstoestand . Er zal thermische energie vloeien tussen de 2 totdat hun
temperaturen gelijk zijn: op dat moment heeft men thermisch evenwicht. Zo werkt ook een
thermometer.
Nulde wet van thermodynamica
Als voorwerp A in thermisch evenwicht is met voorwerp B en voorwerp C met voorwerp B dan
zullen voorwerpen A en C in thermisch evenwicht zijn wanneer ze in thermisch contact
worden gebracht met elkaar.
OPM.: Zelfs als A en B gescheiden zijn door een wand kunnen de temperatuurstoestanden
beïnvloed t worden . Diathermische wand: invloed is mogelijk (vb. Koper). Een adiabatische
wand: wanneer temperatuurstoestanden onafhankelijk van elkaar kunnen veranderen. (vb.
hout)
Temperatuurschalen
Absolute temperatuurschaal/ Kelvinschaal
Tijdens faseovergangen bij contante druk blijft de temperatuur constant.
Normaal smeltpunt = een temperatuur dat een vloeistof met haar vaste fase in evenwicht is bij
druk 1 atm
Normaal kookpunt = temperatuur waarbij een vloeistof met haar dampfase in evenwicht is bij
dezelfde standaarddruk
, Normaal sublimatiepunt = temperatuur waarvoor de vaste fase in evenwicht is met de
dampfase
Tripelpunt = punt waarbij de 3 fase in evenwicht zijn bij eenzelfde druk en een bepaalde
temperatuur. Dat van water wordt gebruikt als ijkpunt in de thermometrie.
Absoluut nulpunt = 0K komt overeen met een toestand waar atomen geen roostertrillingen
ondergaan, dus geen thermische energie meer bezitten.
Celsiusschaal
De grootte van 1 Celsiusgraad is gelijk aan de grootte van 1 Kelvingraad, alleen is het nulpunt
der schaal anders gekozen, nl. door aan het tripelpunt van water de waarde 0.01 °C toe te
kennen. Zijn Tc en T de overeenkomstige temperaturen uitgedrukt respec tievelijk in de
Celsius - en Kelvinschaal dan is:
°𝐶
𝑇𝑐 = (𝑇 − 273,15)
𝐾
Het normaal kookpunt van water bedraagt 373.15K of 100.00 °C
Fahrenheitschaal
Hij koos 97°F als de temperatuur van het menselijk lichaam. In de moderen versie is dit 98,6°F.
Water bevriest bij 32°F en kookt bij 212°F.
9 °𝐹
𝑇𝐹 = ( ) 𝑇 + 32 °𝐹
5 °𝐶 𝐶
Thermische uitzetting
Op elke uitzonderingen na zetten stoffen zich uit bij stijgende temperatuur. Deze uitzetting is
evenredig met de temperatuur:
𝛥𝐿 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 ⋅ 𝛥𝑇
De constante hangt af van het specifiek materiaal en van de beginlengte L 0 . Men noemt de
lineaire uitzettingscoëfficiënt 𝛼:
1 𝛥𝐿
𝛼=
𝐿0 𝛥𝑇
De eenheid van 𝛼: 𝐾 −1 𝑜𝑓°𝐶 −1
𝛥𝐿 = 𝛼𝐿0 𝛥𝑇
De volume -uitzettingscoëfficiënt 𝛽 van een lichaam met volume V bij temperatuur T is:
1 𝛥𝑉
𝛽=
𝑉0 𝛥𝑇
Stoffen met een hoog SP hebben gewoonlijk ene kleine uitzettingscoëfficiënt . Voor
vloeistoffen is ze groter dan voor vaste stoffen.
Uitzondering: gedrag van water, in het temperatuursinterval (0° -4°C) vermindert het volume bij
stijgende temperatuur, de volume -uitzettingscoëfficiënt is negatief. Dit komt door H -
bruggen doe ontstaan door het 6 -hoekig schikken van de moleculen die ervoor zorgen dat de
