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Grundwissen

CELSIUS-Skala

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Zur objektiven Bestimmung der Temperatur wird häufig eine Skala mit der Einteilung Grad Celsius (\(^\circ\rm{C}\)) genutzt.
  • Der Schmelzpunkt des Eises wird als \(0\,^\circ\rm{C}\) festgelegt, der Sidepunkt des Wassers als \(100\,^\circ\rm{C}\).
  • Der hundertste Teil dieses Abstandes ist die Temperaturdifferenz \(1\,^\circ\rm{C}\).
Aufgaben Aufgaben

Menschliches Temperaturempfinden ist subjektiv

Das Wärmeempfinden des Menschen ist subjektiv und kann leicht getäuscht werden kann. Zur Feststellung des Wärmezustands (der Temperatur) werden daher physikalische Geräte wie Thermometer eingesetzt. Thermometer können den Wärmezustand objektiv feststellen. Beim Flüssigkeitsthermometer nutzt man dazu aus, dass sich Flüssigkeiten bei Erwärmung ausdehnen und bei Abkühlung zusammenziehen und ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Flüssigkeitsvolumen und Temperatur besteht.

Aufbau eines Flüssigkeitsthermometers

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.

Notwendigkeit einer Kalibrierung

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 in gleichen Abständen Striche einritzen, diese mit Zahlen versehen und fertig wäre eine Temperaturskala. Wollte man überall auf der Welt nun Temperaturen vergleichen können, müsste man aber überall dieses "Normthermometer" bzw. eine sehr gute Kopie davon verwenden. Dies ist nicht sehr praktisch. Daher kalibriert und skaliert man Thermometer nach einem bestimmten schematischen Vorgehen.

Skalierung nach Celsius

Nach einen Vorschlag von A. Celsius hat man sich auf die Kalibrierung an zwei besonderen Punkten verständigt:

  1. Am Eispunkt des Wassers. Auf Meereshöhe und bei einem bestimmten Luftdruck schmilzt das Eis überall bei der gleichen Temperatur. Dieser Temperaturmarke ordnet man nach Celsius die Temperatur 0° Celsius (0°C) zu.
  2. Am Siedepunkt des Wassers. Dieser Temperaturmarke ordnet man die Temperatur 100°C zu.

Die Strecke zwischen der 0°C-Marke und der 100°C-Marke heißt Fundamentalabstand. Zur Skalierung teilt nun diesen Fundamentalabstand in 100 gleiche Teile. Dabei stellt dann ein Teil die Temperaturdifferenz 1°C dar.

Abb. 1 Skalierung eines Flüssigkeitsthermometers nach der CELSIUS-Skala

Hinweis: Neben der Celsius-Skala gibt es noch weiter Temperatur-Skalen. Mehr dazu auf der 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: \(0\,^\circ {\rm C}\)).
  • Der zweite Fixpunkt ist der Siedepunkt des Wassers (bei Normaldruck: \(100\,^\circ {\rm C}\)).
  • Der hundertste Teil des Fundamentalabstands ist die Temperaturdifferenz \(1\,^\circ {\rm C}\).
  • Das physikalische Symbol für die Temperatur ist der kleine griechische Buchstabe Theta. Beispiel: \(\vartheta = 9{,}0\,^\circ {\rm C}\)