Thermodynamica 1
samenvatting
Hoofdstuk 12: Temperature and heat
12.1 Common temperature scales
Dingen zetten proportioneel uit als de temperatuur stijgt. Celcius en Fahrenheit zijn allebei
ontwikkeld door twee punten te nemen en de ruimte ertussen te verdelen in gelijke intervallen.
Hierbij werd gebruik gemaakt van het vriespunt en kookpunt van water.
12.2 The Kelvin temperature scale
Hoewel de andere schalen breed worden gebruikt, heeft de Kelvin schaal meer wetenschappelijke
significantie en is de SI eenheid. Het absolute nulpunt (-273,15 K) is de laagst mogelijke temperatuur.
Geen enkele substantie kan lager gekoeld worden dan dat. Dit is vastgesteld met een
gasthermometer. De basis voor de constante volume gasthermometer is de verandering in gasdruk
met temperatuur. Hieruit ontstaat een lineair verband dat uitkomt op het absolute nulpunt. Een gas
kan niet kouder worden dan het absolute nulpunt, omdat de druk dan negatief zou moeten kunnen
worden, een fenomeen dat niet bestaat.
12.3 Thermometers
Een eigenschap die verandert met temperatuur heet een thermometrische eigenschap en alle
thermometers zijn hierop gebaseerd. Zo is de thermokoppel, die veel in laboratoria wordt gebruik,
gebaseerd op een voltage dat afhankelijk is van het temperatuurverschil met een referentie.
Elektrische weerstandthermometers meten de weerstand tegen een elektriciteitsstroom, een
eigenschap die ook verandert met temperatuur. Ook straling van een object kan gebruikt worden als
temperatuurindicatie. Dit wordt met verschillende kleuren weergegeven in een thermogram.
12.4 Linear thermal expansion
Materialen volgen een lineaire grafiek als zij uitzetten of krimpen op basis van temperatuur. Voor
beperkte verschillen is het verschil in lengte en temperatuur proportioneel. Verschillende materialen
met eenzelfde lengte zetten een andere hoeveelheid uit bij dezelfde temperatuur. Dit wordt
opgevangen door de lineaire expansie coëfficiënt α die verschilt afhankelijk van de natuur van het
materiaal. Kleine temperatuurverschillen kunnen zorgen voor grote krachten als de uitzetting moet
worden tegengewerkt. Een bimetalen strip wordt gemaakt uit twee metalen strips die een
verschillende α, waardoor bij verhitting de strip met de hogere α verder uitzet en de bimetalenstrip
krom trekt. Bij verkoeling wordt die kant juist korter. In het geval van een gat in het materiaal zet dit
mee uit, alsof het gat bestaat uit hetzelfde materiaal als wat er omheen ligt. Dezelfde formule kan
dus gebruikt worden om de uitzetting van het gat te berekenen.
12.5 Volume thermal expansion
Het volume van de meeste vaste stoffen en vloeistoffen vergroot als de temperatuur verhoogt. Dit
werkt op dezelfde manier als bij de lengte, alleen is wordt er nu gebruik gemaakt van de coëfficiënt
β. Ook deze is verschillend op basis van het materiaal. De β voor vloeistoffen is substantieel groter
dan voor vaste stoffen, omdat vloeistoffen over het algemeen meer uitzetten. Ook geldt over het
algemeen dat de β 3x zo groot is als de α van die stof. Een enkele substantie, zoals water, houdt zich
niet aan dit principe.
samenvatting
Hoofdstuk 12: Temperature and heat
12.1 Common temperature scales
Dingen zetten proportioneel uit als de temperatuur stijgt. Celcius en Fahrenheit zijn allebei
ontwikkeld door twee punten te nemen en de ruimte ertussen te verdelen in gelijke intervallen.
Hierbij werd gebruik gemaakt van het vriespunt en kookpunt van water.
12.2 The Kelvin temperature scale
Hoewel de andere schalen breed worden gebruikt, heeft de Kelvin schaal meer wetenschappelijke
significantie en is de SI eenheid. Het absolute nulpunt (-273,15 K) is de laagst mogelijke temperatuur.
Geen enkele substantie kan lager gekoeld worden dan dat. Dit is vastgesteld met een
gasthermometer. De basis voor de constante volume gasthermometer is de verandering in gasdruk
met temperatuur. Hieruit ontstaat een lineair verband dat uitkomt op het absolute nulpunt. Een gas
kan niet kouder worden dan het absolute nulpunt, omdat de druk dan negatief zou moeten kunnen
worden, een fenomeen dat niet bestaat.
12.3 Thermometers
Een eigenschap die verandert met temperatuur heet een thermometrische eigenschap en alle
thermometers zijn hierop gebaseerd. Zo is de thermokoppel, die veel in laboratoria wordt gebruik,
gebaseerd op een voltage dat afhankelijk is van het temperatuurverschil met een referentie.
Elektrische weerstandthermometers meten de weerstand tegen een elektriciteitsstroom, een
eigenschap die ook verandert met temperatuur. Ook straling van een object kan gebruikt worden als
temperatuurindicatie. Dit wordt met verschillende kleuren weergegeven in een thermogram.
12.4 Linear thermal expansion
Materialen volgen een lineaire grafiek als zij uitzetten of krimpen op basis van temperatuur. Voor
beperkte verschillen is het verschil in lengte en temperatuur proportioneel. Verschillende materialen
met eenzelfde lengte zetten een andere hoeveelheid uit bij dezelfde temperatuur. Dit wordt
opgevangen door de lineaire expansie coëfficiënt α die verschilt afhankelijk van de natuur van het
materiaal. Kleine temperatuurverschillen kunnen zorgen voor grote krachten als de uitzetting moet
worden tegengewerkt. Een bimetalen strip wordt gemaakt uit twee metalen strips die een
verschillende α, waardoor bij verhitting de strip met de hogere α verder uitzet en de bimetalenstrip
krom trekt. Bij verkoeling wordt die kant juist korter. In het geval van een gat in het materiaal zet dit
mee uit, alsof het gat bestaat uit hetzelfde materiaal als wat er omheen ligt. Dezelfde formule kan
dus gebruikt worden om de uitzetting van het gat te berekenen.
12.5 Volume thermal expansion
Het volume van de meeste vaste stoffen en vloeistoffen vergroot als de temperatuur verhoogt. Dit
werkt op dezelfde manier als bij de lengte, alleen is wordt er nu gebruik gemaakt van de coëfficiënt
β. Ook deze is verschillend op basis van het materiaal. De β voor vloeistoffen is substantieel groter
dan voor vaste stoffen, omdat vloeistoffen over het algemeen meer uitzetten. Ook geldt over het
algemeen dat de β 3x zo groot is als de α van die stof. Een enkele substantie, zoals water, houdt zich
niet aan dit principe.
