Grundwissen

Die Celsius-Skala


Mit dem folgenden Versuch kann gezeigt werden, dass das subjektive Wärmeempfinden des Menschen leicht getäuscht werden kann. Im ersten Versuchsteil wird das stets gleichwarme Wasser im mittleren Gefäß als relativ kühl, im zweiten Versuchsteil als relativ warm empfunden.

 

Zur Feststellung des Wärmezustands (Temperatur) muss man daher Geräte einsetzen, die objektiv den Wärmezustand feststellen können. Beim Flüssigkeitsthermometer nutzt man dabei aus, dass sich Flüssigkeiten bei Erwärmung ausdehnen und bei Abkühlung zusammenziehen. Bei den als Thermometerflüssigkeit verwendeten Stoffen besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Flüssigkeitsvolumen und Temperatur.

 


Versuch zum Fundamentalabstand:

Ein Flüssigkeitsthermometer ohne Skala wird zunächst in sehr kaltes zerstoßenes Eis gehalten.

Erwärmung bis ein Eis-Wasser-Gemisch vorliegt: Eispunkt (trotz ständiger Energiezufuhr steigt Thermometerflüssigkeit nicht an)

Wenn sämtliches Eis geschmolzen ist, steigt Thermometerflüssigkeit kontinuierlich an, solange bis Wasserdampf entsteht.

Beim Erreichen des Siedepunkts steigt die Thermometerflüssigkeit trotz ständiger Energiezufuhr nicht an.

Flüssigkeitsthermometer
Ein Flüssigkeitsthermometer besteht aus einem Vorratsgefäß in dem sich der Großteil der Thermometerflüssigkeit befindet und aus einem Steigrohr mit kleinem Innendurchmesser (Kapillarrohr). Hält man das Vorratsgefäß z.B. in oder an einen heißen Körper, dessen Temperatur man bestimmen will, so nimmt nach einiger Zeit die Thermometerflüssigkeit die Temperatur des heißen Körpers an. Dabei dehnt sich die Thermometerflüssigkeit aus und steigt in dem Kapillarrohr an.

Die Steighöhe hängt dabei nicht nur von der Temperatur des zu untersuchenden Körpers sondern auch von Eigenschaften des Thermometers ab (z.B. Volumen des Vorratsgefäßes, Art der Thermometerflüssigkeit, Durchmesser des Kapillarrohres).

Man könnte nun in das Steigrohr eines Thermometers gleich abständige Striche einritzen, diese mit Zahlen versehen und fertig wäre eine Temperaturskala. Wollte man überall auf der Welt nun Temperaturen vergleichen können, müsste man überall dieses "Normthermometer" bzw. eine sehr gute Kopie davon verwenden. Da dieses Vorgehen nicht sehr elegant ist, hat man sich nach einen Vorschlag von A. Celsius auf die folgende Vorgehensweise verständigt:

Auf Meereshöhe und bei einem bestimmten Luftdruck schmilzt das Eis überall bei der gleichen Temperatur. Man nennt diese Temperaturmarke den Eispunkt des Wassers und ordnet ihm nach Celsius die Temperatur 0° Celsius (0°C) zu.

Dem Siedepunkt des Wassers ordnet man die Temperatur 100°C zu. Die Strecke zwischen der 0°C-Marke und der 100°C-Marke heißt Fundamentalabstand. Man teilt nun diesen Fundamentalabstand in 100 gleiche Teile. Dabei stellt dann ein Teil die Temperaturdifferenz 1°C dar.

Hinweis:
Neben der Celsius-Skala gibt es noch weiter Temperatur-Skalen. Vergleiche hierzu die Seite über historische Thermometer.


Celsius-Skala

  • Temperaturskala mit der Einteilung Grad Celsius (°C).
  • Der erste Fixpunkt der Celsius-Skala ist heute der Schmelzpunkt des Eises (bei Normaldruck: 0 °C) .
  • Der zweite Fixpunkt ist der Siedepunkt des Wassers (bei Normaldruck: 100 °C ).
  • Der hundertste Teil des Fundamentalabstands ist die Temperaturdifferenz 1 °C.
  • Das physikalische Symbol für die Temperatur ist der kleine griechische Buchstabe Theta. Beispiel:
  • Temperaturdifferenzen werden ebenfalls in °C angegeben. Beispiel: