Is het binnen, met de thermostaat op 20° Celsius, twee keer zo warm als buiten, wanneer het daar 10 graden is? En is 22 graden 10% warmer dan 20 graden? Kun je rekenen met temperatuur? Anders gezegd: kan je warmte ‘bij elkaar optellen’? Het klinkt misschien verrassend, maar dat kan. Alleen is het wel afhankelijk van welke schaal van temperatuur je daarbij gebruikt.
Hoewel wij in Nederland in ons dagelijkse leven de temperatuur uitdrukken in Celsius, is de wetenschappelijk gehanteerde temperatuurschaal die van Kelvin. Kelvin (K) is een SI eenheid, oftewel een afspraak volgens het Système International. Het absolute nulpunt is 0 K; alle moleculaire beweging is bij deze laagst theoretische temperatuur gestopt. Hierboven bewegen moleculen in meer of mindere mate; des te warmer, des te meer beweging. Elke K vertegenwoordigt een bepaalde mate van moleculaire bewegingsenergie, thermische energie genoemd. Het gevolg hiervan is, dat verschillen in deze thermische energie gelijk staan aan verschillen in temperatuur. Met andere woorden: als de temperatuur twee keer zo hoog is, is er ook twee keer zoveel thermische energie aanwezig. Dat gaat echter alleen op wanneer we de schaal van Kelvin gebruiken. Dus: 20 K is inderdaad twee keer zo warm als 10 K. Overigens is dat naar menselijke maatstaven best koud, want 20 K staat gelijk aan -253,15° Celsius.
Het beroemde absolute nulpunt is precies een eeuw geleden in Leiden benaderd. Professor Heike Kamerlingh Onnes bereikte met het vloeibaar maken van helium een temperatuur die minder dan 1° Celsius verwijderd was van 0 K, oftewel -273,15° Celsius. Deze Leidse geleerde ontving er later de Nobelprijs voor.
Desondanks hanteren wij in ons dagelijks leven de schaal van Celsius. Het voordeel van deze schaalverdeling is het handzame gebruik. 10° Celsius is in het gebruik nu eenmaal wat gemakkelijker dan 283 K (wat afgerond dezelfde temperatuur vertegenwoordigt). Verder zijn wij er natuurlijk zeer aan gewend geraakt. De Celsiusschaal is overigens niet toevallig gekozen: de temperatuur waarbij water bevriest is 0° Celsius, en de temperatuur waarbij water verdampt is 100° Celsius (bij een luchtdruk van 1 bar). Alles hiertussen is verdeeld in honderd gelijke stukjes. Overigens had de Zweedse astronoom Anders Celsius zijn ijkpunten oorspronkelijk, inderdaad, anders opgesteld: 100° als vriespunt en 0° als kookpunt. Wetenschappers die hem opvolgden hebben dat later omgekeerd.
(Dit stuk is eerder gepubliceerd geweest in het Leidsch Dagblad in de rubriek ‘De Kwestie’.)