In thema 1 heb je een onderzoek uitgevoerd met kleurstof in water. Hierbij heb je gezien dat kleurstof ook zonder roeren vanzelf gelijkmatig door het gehele water verspreid wordt. Dit komt omdat moleculen altijd in beweging zijn. In de vaste toestand niet heel veel maar als vloeistof en zeker als gas zijn de moleculen van die stof als een gek aan het bewegen. Hierbij botsen ze aan de lopende band tegen andere moleculen, maar ook tegen de wand van bijvoorbeeld het bekerglas aan. Wanneer er nu kleurstofmoleculen bij het water in komen, dan botsen deze kleurstofmoleculen ook tegen de watermoleculen aan en zo worden ze elke keer een stukje verder het bekerglas ingebotst.
Bij warm water bewegen de moleculen nog veel meer dan in koud water en daarom mengt de kleurstof zich in warm water nog sneller.
Kleurstof in water
Het filmpje hierboven laat hetzelfde experiment zien als je in thema 1 hebt uitgevoerd. Wij kunnen met onze ogen natuurlijk geen moleculen zien, en daarom moeten we gebruik maken van animaties om het effect van de botsingen te 'zien'. Klik maar eens op onderstaande links om twee animaties te zien over dit onderwerp.
Dus volgens dit experiment is de logica: Bij warm water bewegen de moleculen meer. Echter, in de natuurkunde draaien we dit meestal om: Hoe sneller de moleculen bewegen, hoe hoger de temperatuur is. Temperatuur is dus eigenlijk een maat voor hoesnel de moleculen bewegen. Als je alle moleculen in een bekerglas water zou kunnen aan duwen en ze zo sneller te laten bewegen, dan zal de temperatuur omhoog gaan. Dit zou je dan kunnen meten met een thermometer. Je zou een thermometer dus kunnen zien als een snelheidsmeter voor moleculen.
Een thermometer geeft de beweging van de moleculen aan in een bepaalde eenheid. Er bestaan veel verschillende temperatuureenheden maar de bekenste is die van Celcius: °C. De Zweedse astronoom Anders Celsius bedacht zijn maatverdeling door als nulpunt ijswater te nemen en het kookpunt van water als tweede punt. Hij verdeelde vervolgens dit temperatuursverschil in honderd gelijkt stukjes.
Moleculen hebben eigenlijk geen maximum snelheid, maar ze hebben wel een laagste snelheid: Stilstaan. Daarom heeft temperatuur ook een absoluut nulpunt. Dit nulpunt is bij -273°C of te wel 0 Kelvin. De groote van de stapjes bij Celcius en Kelvin is gelijk, maar het nulpunt is anders. Om de eenheden in elkaar om te rekenen kan je de volgende formule gebruiken:
In Amerika (en Jamaica) wordt niet de °C gebruikt, maar de Farenheid, °F. Deze maatverdeling heeft niet ijswater als nulpunt, maar de temperatuur die ijs krijgt als je het mengt met ammoniumchloride. Door deze stof te mengen met gemalen ijs, koelt het ijs nog verder af, naar ongeveer -18°C. De stapgroote van Farenheid is niet even groot dan die van Celcius en daarom is het omrekenen van deze twee eenheden ook niet heel gemakkelijk: