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Temperatur

Temperatur gibt an, wie warm oder wie kalt ein Körper ist, so lernen es unsere Kleinen in der Schule. So weit so gut. Im 17. Jahrhundert kamen die ersten Thermometer auf, weil man erkannte, dass das Temperaturempfinden sehr subjektiv ist.

Taucht man zum Beispiel die linke Hand in kaltes Wasser, die rechte in heißes Wasser und bringt beide nach einiger Zeit in ein Gefäß mit lauwarmen Wasser, so wird die linke Hand dieses Wasser wärmer als die rechte Hand empfinden.

Man wusste damals schon, dass Flüssigkeiten sich bei Erwärmung ausdehnen und bei Abkühlung wieder zusammenziehen und so war es nur eine Frage der Zeit, bis man auf die Idee kam, geeignete Flüssigkeiten in ein dünnes Röhrchen einzusperren, zwei Fixpunkte zu bestimmen und den Abstand in Grade einzuteilen. Dies alles geschah willkürlich: die Auswahl der Flüssigkeit, die Festlegung der Fixpunkte und die Entscheidung für die Anzahl der Grade zwischen den Fixpunkten.

Was ist das doppelte von Null Grad Celsius?

Wenn Anton kein Geld hat und Bert hat doppelt soviel Geld wie Anton, dann hat Bert leider auch kein Geld - 2 mal null ist nunmal null. Aber dass ein Körper wärmer werden muss, wenn seine Temperatur verdoppelt wird, selbst wenn diese 0 oder -10 °C beträgt, leuchtet auch ein. Doppelt so warm wie -10 °C soll also -20 °C (also kälter!) sein??? Das Problem hierbei ist, dass Null Grad Celsius nicht eine Temperatur von Null bedeutet. Man ist also auf der Suche nach einer Temperaturskala, deren Nullpunkt auch wirklich der Nullpunkt der Temperatur ist.

Würde man zum Beispiel sagen, dass die Temperatur doppelt so groß ist, wenn auch die Flüssigkeitssäule doppelt so lang ist, käme man auf sehr unterschiedliche Angaben für Null Grad Celsius.

Außerdem waren die Physiker bestrebt, die Temperaturmessung und damit die Temperatur selbst von jeder Willkür zu befreien.

Temperatur und Teilchenbewegung

Alle Körper bestehen aus Teilchen, die um ihre Ruhelage schwingen. Je größer die Temperatur eines Körpers ist, umso stärker schwingen die Teilchen hin und her. Man sagt: Die Temperatur ist ein Maß für die Teilchenbewegung; fachlich korrekt: Die Temperatur ist der inneren Energie eines Körpers proportional.

Bei Temperaturerhöhung schwingen die Teilchen eines Körpers stärker um ihre Ruhelage, sie schubsen sich auch mal gegenseitig weg. Deshalb benötigen sie mehr Platz und da im Körper nicht mehr Platz ist, muss der Körper eben größer werden.

Jetzt hat man eine absolute Temperatureinheit. Wenn sich die Teilchen überhaupt nicht mehr bewegen, ist die Temperatur gleich Null. Die Temperatur kann auch nicht kleiner als null werden, wie man sofort einsieht, denn wie sollen sich die Teilchen weniger als überhaupt nicht bewegen?

Kelvin und Rankine

Kelvin und Rankine sind die beiden absoluten Temperaturskalen, das heißt, sowohl 0 K als auch 0 R (Schreibung ohne ° !) bezeichnen die Temperatur des absoluten Nullpunktes. Dabei gehören die Kelvinskala und Celsiusskala zusammen; ein Unterschied von 10 K bespielsweise ist auch eine Differenz von 10 °C. Ebenso gehört die Rankineskala zur Fahrenheitskala.

Jetzt können wir auch das Doppelte von 0 °C berechnen. 0 °C sind 273.15 K, das doppelte davon sind 546.3 K, dies wiederum 273.15 °C. Ebenso erhält man für das Doppelte von -10 °C 253.15 °C. Ganz schön warm! Also Vorsicht, wenn der Wetterbericht das nächste Mal eine Verdopplung der Temperatur verspricht.