Dit is waarom lucht- of windkoude temperaturen negatief kunnen zijn

Ik typ dit nu vanuit de omgeving van Atlanta en het is koud. In feite is de huidige temperatuur in mijn huis 9 graden F en de wind is ongeveer 24 mph. Dat betekent dat het buiten aanvoelt als -5 graden F. Maar wat betekent een negatieve temperatuur eigenlijk? Je hoort tenslotte nooit iemand zeggen dat ze -45 pond wegen of dat ze -2 liter water consumeren. Hier is een korte wetenschappelijke "101", aangezien een groot deel van het land brutaal koude lucht en gevoelstemperatuur doorstaat.

Laten we eerst beginnen met de basis. Temperatuur zone(s) wordt door de woordenlijst van de American Meteorological Society (AMS) gedefinieerd als: “De hoeveelheid gemeten door een thermometer….moleculair kinetische energie….” Het is echt een maat voor de energie die geassocieerd wordt met moleculaire beweging. Dat is de juiste definitie van "natuurkunde-atmosferische wetenschappen". Echter, de definitie door Brittanica online geeft aanwijzingen waarom we negatieve lucht- of gevoelstemperatuurwaarden hebben. Die Britannica-definitie zegt dat temperatuur een "maatstaf van warmte of koude is, uitgedrukt in termen van een van de verschillende willekeurig schaalverdeling en geeft de richting aan waarin warmte energie-niveau zal spontaan stromen - dat wil zeggen, van een heter lichaam (een met een hogere temperatuur) naar een kouder lichaam (een met een lagere temperatuur)."

De sleutelwoorden in het Britannica-woordenboek zijn 'willekeurige schalen'. Het grootste deel van de wereld gebruikt de Celsius (°C) temperatuurschaal, maar hier in de VS (en een handvol van andere landen) de Fahrenheit (°F) temperatuur schaal wordt nog steeds gebruikt. Schrijven in een National Magnetic Lab Organization blog, legt Tim Murphy uit: "De Kelvin-temperatuurschaal wordt gebruikt door wetenschappers omdat ze een temperatuurschaal wilden waarbij nul de volledige afwezigheid van thermische energie weergeeft." Daarom is er bij nul Kelvin (bekend als het absolute nulpunt) geen thermische energie beschikbaar. Hoewel de Kelvin-schaal niet wordt gebruikt in de dagelijkse weer- of klimaatcommunicatie aan het publiek, wordt hij veel gebruikt in wetenschappelijke berekeningen binnen mijn vakgebied en vele andere.

Het zou u nu duidelijk moeten zijn dat een temperatuur van -5 graden F gewoon een constructie is van een niet-absolute schaal met een willekeurig 0-referentiepunt (zie de tweet van Carmen Olivares hierboven). De schaal van Celsius gebruikt het vriespunt van water als referentie. Volgens een NASA Glenn ResearchCenter-website. Fahrenheit is iets gecompliceerder. De van de merkt op: "Het gebruikte oorspronkelijk het vriespunt van zeewater als het nulpunt en het vriespunt van zuiver water als 30 graden, waardoor de temperatuur van een gezond persoon gelijk was aan 96 graden." De NASA-website zegt verder dat de schaal is aangepast: "Om het kookpunt van zuiver water 212 te maken en het vriespunt van zuiver water 32, wat 180 graden gaf tussen de twee referentiepunten."

Ok, dus hoe zit het met negatieve gevoelstemperatuur? Welnu, gevoelstemperatuur is ook verankerd aan dezelfde temperatuurschalen en verklaart hoe het werkelijk "voelt" als rekening wordt gehouden met luchttemperatuur en wind. De berekening is eigenlijk iets ingewikkelder dan je zou denken. Volgens de National Weather Service, worden de volgende zaken overwogen:

• windsnelheidsberekening op ongeveer 5 voet
• een menselijk gezichtsmodel
• theorie van warmteoverdracht
• weerstand van huidweefsel.

De windkoelte-temperatuurconversietabel staat hieronder. Hierop is ook een eenvoudige gevoelstemperatuurcalculator beschikbaar link.