Temperatur und Thermometer

Die Temperatur T ist ein Maß für die kinetische Energie (Bewegungsenergie) der Teilchen innerhalb eines Systems.
Die Temperatur wird mit einem Thermometer gemessen.


Die Temperatur als Größe

Alle Teilchen eines Systems bewegen sich ständig. Somit besitzen sie eine Bewegungsenergie beziehungsweise kinetische Energie. Die Teilchen von Feststoffen bewegen sich nur leicht, wohingegen die Teilchen von Gasen sich mit unglaublichen Geschwindigkeiten bewegen können.

Der Durchschnitt aller kinetischen Energien wird nun mit der Temperatur ausgedrückt.

Das Formelzeichen für die Temperatur ist \text{T}T\text{T}.

Temperaturskalen

Kelvin-Skala

Celsius-Skala

Fahrenheit-Skala

Einheit

\text{[T] = Kelvin (K)}[T] = Kelvin (K)\text{[T] = Kelvin (K)}

\text{[T] = Grad Celsius (°C)}[T] = Grad Celsius (°C)\text{[T] = Grad Celsius (°C)}

\text{[T] = Grad Fahrenheit (°F)}[T] = Grad Fahrenheit (°F)\text{[T] = Grad Fahrenheit (°F)}

Nullpunkt

bei tiefster Temperatur (= absoluter Nullpunkt) (entspricht -273,15 °C bzw. 0 K)

bei Gefriertemperatur von Wasser

bei 1714 tiefste künstlich erzeugte Temperatur (entspricht -17,78 °C)

Verwendung

bei allen Berechnungen in den Naturwissenschaften

Im Alltag in vielen Teilen der Welt

Im Alltag in den USA

Umrechnung

\text{0 K } \widehat{=} \text{ -273 °C } \widehat{=} \text{ -459,67 °F}0 K =^ -273 °C =^ -459,67 °F\text{0 K } \widehat{=} \text{ -273 °C } \widehat{=} \text{ -459,67 °F}
\text{0 °C } \widehat{=} \text{ 273 K } \widehat{=} \text{ 32 °F}0 °C =^ 273 K =^ 32 °F\text{0 °C } \widehat{=} \text{ 273 K } \widehat{=} \text{ 32 °F}
\text{0 °F } \widehat{=} \text{ -17,78 °C } \widehat{=} \text{ 259,45 K}0 °F =^ -17,78 °C =^ 259,45 K\text{0 °F } \widehat{=} \text{ -17,78 °C } \widehat{=} \text{ 259,45 K}

Die Umrechnung in Grad Fahrenheit ist etwas kompliziert.

Folgende Formel nutzt du, um Grad Fahrenheit in Grad Celsius umzurechnen:

\text{°C =}\text{ ( °F - 32 ) } \cdot \frac{5}{9}°C = ( °F - 32 ) 59\text{°C =}\text{ ( °F - 32 ) } \cdot \frac{5}{9}

Die folgende Formel nutzt du, um Grad Celsius in Grad Fahrenheit umzurechnen:

\text{°F =}\text{ °C} \cdot \text{1,8} + \text{32}°F = °C1,8+32\text{°F =}\text{ °C} \cdot \text{1,8} + \text{32}

Das Thermometer als Messgerät

Um die Temperatur eines Stoffes zu messen, benutzt du ein Thermometer.

Das Flüssigkeitsthermometer

Das Flüssigkeitsthermometer ist das traditionelle Thermometer.
Grob gesagt handelt es sich dabei um ein dünnes Glasrohr (Steigrohr), das eine Flüssigkeit enthält. Früher wurde Quecksilber als diese Flüssigkeit verwendet. Doch da es sehr giftig ist, wird heute fast ausschließlich gefärbter Alkohol eingesetzt.

Kühlt sich die Umgebung ab, ziehen sich Stoffe zusammen. Beim Erwärmen dagegen dehnen sich Stoffe aus.
Dieser Vorgang wird in Thermometern angewandt.

Anhand einer Zahlenskala und der Ausdehnung der Flüssigkeit im Glasrohr kannst du die Temperatur eines Stoffes ablesen.

Aufbau Thermometer

Digitales Thermometer

Das traditionelle Flüssigkeitsthermometer wird nur noch selten verwendet. Stattdessen findest du häufig nur noch digitale Thermometer. Diese haben einen Fühler und berechnen aus verschiedenen physikalischen Werten die Temperatur. Diese wird entweder über Kabel oder Funk an ein Display weitergeleitet.


Beispielrechungen

Rechne die folgende Temperatur in Kelvin um!

T = 10 \text{ °C}T=10 °CT = 10 \text{ °C}T = 10 + 273,15T=10+273,15T = 10 + 273,15\lsg{T = 283,15 \text{ K} }\lsgT=283,15 K\lsg{T = 283,15 \text{ K} }

Rechne die folgende Temperatur in Grad Celsius um!

T = 309 \text{ K}T=309 KT = 309 \text{ K}T = 309 - 273,15T=309273,15T = 309 - 273,15\lsg{T = 35,85 \text{ °C} }\lsgT=35,85 °C\lsg{T = 35,85 \text{ °C} }
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