Paragraaf 3.2 - Temperatuur

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t
• Leerjaar 2

3.2 - Temperatuur meten

Leerdoelen van paragraaf 2.2

3.2.1 Je kunt beschrijven hoe je de temperatuur van de lucht om je heen kunt meten.

3.2.2 Je kunt de onderdelen van een vloeistofthermometer benoemen.

3.2.3 Je kunt uitleggen hoe een vloeistofthermometer werkt.

3.2.4 Je kunt een digitale thermometer beschrijven.

3.2.5 Je kunt uitleggen wat het meetbereik van een thermometer is.

3.2.6 Je kunt een thermometer voorzien van een schaalverdeling in graden Celsius door gebruik te maken van het smeltpunt van ijs en het kookpunt van water.

3.2.7 Je kunt uitleggen waarom en hoe op een vliegveld snel de lichaamstemperatuur van reizigers gemeten wordt. (EXTRA)

Introductie

Het weerbericht waarschuwt voor gladheid als er temperaturen ‘onder nul’ worden verwacht. Natte weggedeelten kunnen dan opvriezen, zodat er een spekglad laagje ijs op het wegdek ontstaat. Als de temperatuur van de buitenlucht stijgt tot ‘boven nul’, gaat het dooien en verdwijnt de gladheid weer. Met een weerthermometer kun je nagaan of de verwachtingen in het weerbericht uitkomen of niet.

De temperatuur meten

Je gevoel voor warm en koud is niet erg betrouwbaar. Lauw water voelt warm aan als je koude vingers hebt. Als het ’s winters waait, lijkt het kouder dan het in werkelijkheid is: hoe harder het waait, des te kouder het aanvoelt, ook al verandert de temperatuur niet.

Met een thermometer kun je de temperatuur van de lucht om je heen meten. Je vindt dan een getalswaarde voor de temperatuur die onafhankelijk is van je gevoel. Jij kunt het ‘flink koud’ hebben, terwijl een ander het ‘lekker fris’ vindt. Maar met een goed werkende thermometer vind je allebei dezelfde waarde voor de temperatuur.

Als je een thermometer in de zon hangt, krijgt hij een hogere temperatuur dan de buitenlucht (net zoals je huid ook opwarmt als je in de zon zit; pas als er een wolk voor de zon schuift merk je dat de lucht helemaal niet zo warm is). Een thermometer die in de zon hangt, kan de luchttemperatuur daardoor niet juist aangeven.

  

Weerkundigen hangen hun thermometers daarom 1,5 m boven de grond, in een wit geschilderd kastje. In de wanden van zo’n weerhut zitten openingen waar de wind vrij doorheen kan waaien (figuur 1). De thermometers in de weerhut nemen de temperatuur aan van de voorbij stromende lucht. Zo kan de luchttemperatuur betrouwbaar gemeten worden.

De vloeistofthermometer

Een bekend soort thermometer is de vloeistofthermometer. Zo’n thermometer bestaat uit een reservoir en een stijgbuis waarlangs een schaalverdeling is aangebracht (figuur 2). Het reservoir en een deel van de stijgbuis zijn gevuld met een vloeistof. In bijna alle thermometers wordt alcohol gebruikt, waaraan voor betere zichtbaarheid een kleurstof is toegevoegd.

De stijgbuis

Als de temperatuur stijgt, zet de vloeistof in het reservoir uit. De vloeistof gaat dan in de stijgbuis omhoog. Als de temperatuur daalt, krimpt de vloeistof weer en daalt het vloeistofniveau. Omdat de buis erg nauw is, zie je de vloeistof al stijgen of dalen bij kleine temperatuurverschillen.

Je leest de temperatuur af door de hoogte van de vloeistof te vergelijken met de schaalverdeling langs de stijgbuis. In het dagelijks leven worden thermometers gebruikt met een schaalverdeling in graden Celsius (°C). Deze schaalverdeling wordt ook wel de Celsiusschaal genoemd.

Het verschil tussen de hoogste en laagste temperatuur die je met een thermometer kunt meten, noem je het meetbereik van de thermometer. Het meetbereik van de thermometer in figuur 2 loopt van –20 tot 120 °C.

Uit welke twee onderdelen bestaat een vloeistofthermometer?

De Celsiusschaal

In figuur 3 is getekend hoe je een thermometer kunt voorzien van een schaalverdeling in graden Celsius.

1 Neem als nulpunt (0 °C) het niveau van de vloeistof in de thermometer bij de temperatuur van smeltend ijs.

2 Neem als honderdpunt (100 °C) het niveau van de vloeistof in de thermometer bij de temperatuur van kokend water.

3 Verdeel de afstand tussen deze twee punten met streepjes in tien gelijke delen. Tussen de streepjes zit dan telkens een verschil van 10 °C.

4 Zet ten slotte ook streepjes met dezelfde tussenruimte onder het nulpunt en boven het honderdpunt.

Het is een kwestie van afspraak dat het smeltpunt van water precies 0 °C is en het kookpunt van water precies 100 °C.

Digitale thermometer

Vroeger werden speciale vloeistofthermometers gebruikt om je lichaamstemperatuur te meten. Zo’n koortsthermometer heeft een meetbereik van 35 °C tot 43 °C. De stijgbuis is nauwer en het reservoir is groter dan bij gewone vloeistofthermometers. Daardoor is er zoveel ruimte tussen de graadstreepjes dat je de temperatuur gemakkelijk tot op een tiende graad nauwkeurig kunt aflezen.

Tegenwoordig wordt vaak een digitale thermometer als koortsthermometer gebruikt. Zo’n thermometer geeft de temperatuur aan met cijfers op een klein scherm. Daarop zie je in één oogopslag hoe hoog je lichaamstemperatuur is (figuur 4). Een digitale thermometer bevat geen vloeistof die uitzet en inkrimpt als de temperatuur stijgt of daalt, maar werkt elektronisch

In figuur 6 zie je vier verschillende thermometers.
aLees elke thermometer zo nauwkeurig mogelijk af.

In de bergen kun je soms in je zwempak zonnebaden, terwijl je ligstoel in de sneeuw staat.
Waaraan merk je dat de temperatuur van de lucht nog onder 0 °C ligt?

EXTRA Temperatuur meten op vliegvelden

Met een ernstige besmettelijke ziekte mag je niet reizen. Zo voorkom je dat je andere mensen infecteert, die dan ook ziek worden. In 2020 besmette het coronavirus wereldwijd miljoenen mensen, met veel doden tot gevolg. Mensen die besmet waren met het coronavirus, mochten toen niet meer vliegen. Van het coronavirus krijgen de meeste mensen koorts. Hun lichaamstemperatuur is dan hoger dan 38 °C.

Om die reden wordt op vliegvelden de temperatuur van reizigers gemeten. Om van veel mensen in een korte tijd de temperatuur te kunnen meten, worden warmtestralingsthermometers gebruikt. Ieder mens zendt namelijk warmtestraling uit. Deze warmtestraling kun je met het blote oog niet zien, maar een warmtestralingsthermometer neemt deze straling wel waar. Hoe hoger de lichaamstemperatuur, hoe meer warmtestraling dat lichaam uitzendt.

Een warmtestralingsthermometer maakt een thermogram (figuur 5). Dat is een plaatje waarbij verschillende temperaturen met verschillende kleuren worden aangeduid. Door de kleuren in het thermogram te bekijken, is de temperatuur vast te stellen. Als iemand koorts heeft, mag hij of zij het vliegtuig of het land niet in.

Een oorthermometer is veel nauwkeuriger dan een warmtestralingsthermometer.
Waarom wordt op een vliegveld de temperatuur van de reizigers niet gemeten met een oorthermometer?

Je ziet hier een thermogram van het hoofd van een passagier.
Welke lichaamsdeel heeft de laagste temperatuur? Hoe kan dat?

Opdrachten maken

Wat: lees paragraaf 3.2 

Hoe: helemaal stil! muziek mag in!   

Hulp: Geen   

Tijd:  ???? minuten lang   

Huiswerk: opdrachten 1 tm 9 van paragraaf 3.2 & Test jezelf  

Klaar?: ga bezig met een ander vak!