TEMPERATUR

När bröderna Montgolfier i november 1782 skickade upp sin första varmluftsballong var detta inledningen på människans erövring av lufthavet. Ballongen kom visserligen inte till någon större nytta för persontransporter eftersom den rör sig passivt, men dåtidens vetenskapsmän såg en ny möjlighet att utforska atmosfären.

När Jacques Charles fick höra talas om den nya uppfinningen började han experimentera med att fylla ballongen med väte istället. En månad efter Montgolfiers första bemannade flygning med en varmluftsballong (november 1783), steg Charles och hans två bröder upp i sin vätgasballong. De skulle senare nå höjder upp till 3000 meter. 

Jacques Charles föddes i Beaugency, Frankrike, 1746. Han blev intresserad av naturvetenskap när han arbetade på finansdepartementet i Paris (han hade väl tråkigt?). Inspirerad av Benjamin Franklins experiment med åskväder och elektricitet, konstruerade han en mängd apparater som han demonstrerade på populära offentliga föredrag. Han valdes in i den franska vetenskapsakademin 1795 och blev senare professor i fysik. Han dog 1823.

I sina experiment med väte fann Charles 1787 att vid konstant tryck ökar volymen med ökad temperatur.  Han publicerade dock inte sina resultat, men delgav dem till en annan fransk vetenskapsman, Joseph Gay-Lussac, som upprepade experimenten och gjorde noggrannare mätningar. Ovetande om dessa två vetenskapsmän, gjorde John Dalton liknande experiment i England. Den som var först att publicera detta samband var Gay-Lussac, men han framhöll själv att det var Charles som var upphovsmannen. Vi känner därför till sambandet idag som

Charles lag
Joseph Gay-Lussac är annars en vida mer berömd vetenskapsman än Charles. Han föddes 1778 i Frankrike och utbildade sig till ingenjör. Intresset riktades dock snabbt mot kemi och fysik. Han var också franska statens högt betrodde tekniske rådgivare och kontrollant i så skilda ämnen som viner och mynt. Hans insatser inom kemin var betydande, men det är som ballongfarare han blev mest känd. 1804 fick han i uppdrag av den franska vetenskapsakademin att tillsammans med Biot utforska lufthavet. I sin första flygning nådde de 4000 meter och samma år gjorde Gay-Lussac ensam en rekorduppstigning till 7000 meter. Han dog 1850.

Termometern
Människor har i alla tider känt till värme och kyla, men det tog mycket lång tid innan dess natur kunde förklaras. Även en så till synes enkel konstruktion som termometern hade en lång och mödosam väg till sin nuvarande form. De experiment som Charles och Guy-Lussac utförde skulle vara tämligen meningslösa utan en tillförlitlig termometer, så dessa herrar var nog ganska tacksamma över en av våra mest berömda svenska vetenskapsmän.

Anders Celcius föddes 1701 i Uppsala, där hans far var professor i astronomi. Anders övertog denna post när han var 30 år gammal. Han reste mycket ute i Europa och med dessa intryck byggde han det första observatoriet i Sverige. År 1742 lämnade han en uppsats till Vetenskapsakademien, där han föreslog att alla vetenskapliga temperaturmätningar skulle göras efter en fastlagd skala med två oföränderliga fixpunkter. Han definierade dessa som 0° där rent vatten kokar och 100° där detsamma fryser till is. Denna skala vändes sedan efter ett par år, enligt de flesta källor på rekommendation av Linné. 

Celcius skala skulle dock ha föga värde om det inte fanns en tillförlitlig termometer att fästa den på. De första försöken gjordes omkring år 1600 med så kallade termoskop. Dessa använde luft som medium, vilket man snart insåg var mindre lämpligt. Vid försök med termoskop upptäckte den franske fysikern Guillaume Amontons år 1699 att en ökning av temperaturen i en behållare med konstant luftvolym gav en motsvarande ökning av trycket. Tyvärr blev dessa resultat inte publicerade och det skulle ta nästan ett sekel innan Jacques Charles återupptäckte detta förhållande. Amontons arbete med värmeutvidgning för kvicksilver skulle dock ge utrymme för en holländsk instrumentmakare att göra den första tillförlitliga termometern.  Daniel Gabriel Fahrenheit föddes i Gdansk i Polen år 1686, men bosatte sig 1701 i Amsterdam för att lära sig ett yrke. Han intresserade sig för att tillverka vetenskapliga instrument och efter ett par års kringflackande i Europa slog han sig åter ner i Amsterdam och startade ett eget företag. Fahrenheits första termometrar innehöll alkohol, men detta ersattes senare av kvicksilver efter att Amontons visat att dess värmeutvidgning är mer konstant. Den skala som Fahrenheit valde att använda kan idag ses som ganska ologisk, men den används fortfarande i stora delar av världen. Han satte 32° till den lägsta temperatur han kunde uppnå i laboratoriet. Detta åstadkom han med en blandning av is och salt. Kokpunkten för vatten angavs till 212°.

Det finns ytterligare en temperaturskala, uppkallad efter Lord Kelvin, vilket också är enheten för temperatur i SI-systemet. Denna skala utgår från den abosluta nollpunkten. Denne lord Kelvin är en av 1800-talets mest spännande vetenskapsmän. Hans insatser inom termodynamiken och eletricitetsläran var betydande. Han föddes i Belfast 1824 där hans far var professor i matematik. De flyttade senare till Glasgow, där William skrevs in på universitet vid en ålder av 10 år! Den främsta anledningen till att William Thomson blev adlad var hans insatser vid nedläggningen av den första användbara telegrafkabeln över Atlanten. Efter ett par misslyckade försök lyssnade man till hans rekommendationer. Denna kabel fungerade perfekt och Thomson blev folkhjälte.

Temperaturmätning

Temperaturen i SI-systemet mäts i Kelvin (K), vilket utgår från den absoluta noll-punkten, -273,15°C. Kelvin används då man måste utgå från absolut temperatur, som till exempel vid beräkningar med gaslagarna, och baseras på den lägsta möjliga temperatur som går att nå. Den mest använda temperaturskalan är Celcius (Centigrade), vilken utgår från vattnets fryspunkt (0°C) och kokpunkt (100°C). En äldre enhet för temperatur som fortfarande används, speciellt i Storbrittanien och USA, är Fahrenheit. För omvandlingar mellan grad Celcius och grad Fahrenheit skall nedanstående formler användas:

°C = 5/9 • (temperatur i F - 32)
°F = (9/5 • temperatur i C) + 32


Normal kroppstemperatur är 37 °C. I Fahrenheit (°F) blir då detta:

°F = (9/5 • 37) + 32 = 98,6. Normal kroppstemperatur i USA är alltsdå 98,6°F. 

Omvandling mellan °C och K är betydligt enklare:


°C = K - 273,15
K = °C + 273,15


Eftersom temperatur är ett mått på rörelse, kan det inte bli kallare än -273,16°C eftersom alla atomer/molekyler står helt stilla då – den absoluta nollpunkten.

Vattnets fryspunkt och kokpunkt i Celsius, Fahrenheit och Kelvin.