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Kelvinskala 06:35 min

Textversion des Videos

Transkript Kelvinskala

Moin moin, ich bin es wieder, der Robert und in dem Video hier möchte ich die Kelvinskala vorführen. Die Kelvinskala ist zum Messen von Temperaturen da. Hier habe ich jetzt mal eine Temperaturskala gezeichnet. Ich wiederhole noch einmal kurz, wie die Celsiusskala aufgebaut ist und dann vergleichen wir das mit der Kelvinskala. Die Celsius-Skala hat zwei Fixpunkte. Einer davon ist der sogenannte Eispunkt, das ist die Temperatur, wo Wasser gerade gefriert und diesen Wert hat man auf 0 °C gesetzt. Der zweite Fixpunkt, das ist der Siedepunkt, wo Wasser siedet, und das hat man auf 100 °C gesetzt. Man hat also gerade diese Differenz zwischen dem Eispunkt und dem Siedepunkt in 100 Teile geteilt. Die Kelvinskala hat andere Fixpunkte. Genau genommen einen anderen. Und zwar gibt es hier den absoluten Nullpunkt. Um das zu verstehen, muss man sich noch mal daran erinnern, dass Temperatur ja ein Maß dafür ist, wie schnell sich die Atome oder Moleküle in einem Stoff bewegen. Und wenn die alle in Ruhe sind, dann ist das die tiefste Temperatur, die überhaupt möglich ist. Diese Temperatur hat in der Kelvinskala gerade den Wert 0. Achtung. Man schreibt und sagt nicht Grad Kelvin, sondern einfach nur Kelvin. Der zweite Fixpunkt der Kelvinskala ist wieder der Eispunkt und man hat diese Temperatur auf 273,15 K gesetzt. Warum hat man gerade diese Zahl genommen? Das ist sinnvoll, weil dann der Siedepunkt von Wasser wieder 100 Einheiten höher liegt, nämlich bei 373,15 K. Wenn man also Temperaturunterschiede betrachtet, haben die in Grad Celsius und in Kelvin immer den gleichen Wert. Hier mal eine kleine Zusammenfassung über die beiden Skalen. Die Celsiusskala wurde von dem Schweden Anders Celsius eingeführt, und zwar im Jahre 1742. 1742 wusste noch niemand, dass es einen absoluten Temperaturnullpunkt gibt. Deswegen konnte man den auch gar nicht berücksichtigen. Die Skala ist aber sehr sinnvoll für den Alltag. Wenn das Thermometer Minusgrade zeigt, wissen wir, dass es draußen glatt ist. Außerdem haben unsere Umgebungstemperaturen relativ kleine Zahlenwerte. Die Kelvinskala wurde von dem Briten William Thomson, sein Adelstitel war Lord Kelvin, eingeführt. Das war im Jahr 1848. Die Kelvinskala ist sinnvoll in der Physik. Dadurch, dass es da nur positive Temperaturen gibt, kann man damit gut rechnen und man weiß immer, wie weit man vom absoluten Nullpunkt entfernt ist. Außerdem ist das Kelvin eine internationale SI-Einheit. Das heißt, mit dieser Einheit arbeiten Wissenschaftler in der ganzen Welt. Die Celsiusskala benutzt man in Deutschland, in Amerika zum Beispiel nimmt man die Fahrenheitskala. Also es gibt noch ganz viele andere Temperaturskalen, die aber nicht überall bekannt sind und deswegen gibt es auch solche internationale Einheiten. Nun kommen wir dazu, wie man Temperaturen von der einen Skala in die andere umrechnet.

Wir betrachten den Fall, dass wir eine Temperatur in Grad Celsius gegeben haben und sie umrechnen wollen in Kelvin. Dafür betrachten wir noch einmal das Bild, das ich am Anfang gezeichnet habe. Daraus können wir sehen, dass die beiden Skalen lediglich gegeneinander verschoben sind. Aber die Temperatureinheiten jeweils die gleiche Länge haben. Dabei sind die Werte auf der Kelvinskala 273,15 größer als die auf der Celsiusskala. Man muss also, wenn man eine Temperatur in Grad Celsius umrechnen will in Kelvin einfach 273,15 zum Zahlenwert addieren. Jetzt betrachten wir den umgekehrten Fall, wir haben eine Temperatur in Kelvin gegeben und wollen sie in Grad Celsius umrechnen. Ihr habt es sicher schon erraten, wir müssen das Gegenteil tun, wir müssen 273,15 von der Zahl subtrahieren. Jetzt betrachten wir mal ein Beispiel: Im Gefrierfach eines Kühlschrankes sind es -18°C, wie viel sind das in Kelvin? -18+273,15. Ich habe den Taschenrechner benutzt, es sind 255,15.Als nächstes Beispiel wollen wir mal den absoluten Nullpunkt in Grad Celsius berechnen. Das sind ja 0°C und wenn man davon 273,15 subtrahiert, dann kommt man auf - 273,15. Noch ein Beispiel. Ihr habt bei Wikipedia gelesen, dass der Siedepunkt von Stickstoff bei 77,36K liegt. Das sind dann -195,79°C. Also bleibt der Stickstoff auch in einem harten Winter gasförmig. Das war es, was ich Euch über die Kelvinskala mit auf den Weg geben wollte. Dann noch viel Spaß.

20 Kommentare
  1. Default

    coooooooooooooooool

    Von Chiaram2006, vor 3 Monaten
  2. Default

    Perfekt perfekt aber ich fand ❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️die Schrift ein bisschen komisch

    Von Leanderfortmann, vor 5 Monaten
  3. Default

    Irgendwie mehr mit Celsius skala zutun

    Von Sascha B., vor etwa 2 Jahren
  4. Default

    @Karsten Schedemann,
    ohh sry jetzt hab ich denn kommentar gelesen sorry:D

    Von Dieser j., vor etwa 2 Jahren
  5. Default

    es sind nicht 273.15 sonder:273.16 sorry aber isso:D

    Von Dieser j., vor etwa 2 Jahren
  1. Default

    sehr gut

    Von T Book, vor mehr als 2 Jahren
  2. Default

    Die Idee dieses Videos ist sehr schön, aber statt der Kelvin Skala, werden die Celcius Skalen fast mehr erklärt. So hat das Thema des Videos leider wenig mit dem Inhalt zu tun.

    Von Ralfwald, vor fast 3 Jahren
  3. Karsten

    @Julio,
    Nein, man addiert und subtrahiert mit 273,15.

    Von Karsten Schedemann, vor etwa 3 Jahren
  4. Default

    Addiert oder subtrahiert man nicht mit der zahl 273,16?

    Von Julio2610, vor etwa 3 Jahren
  5. Default

    Gut erklärt!

    Von Simone S., vor etwa 3 Jahren
  6. Default

    Hä??????????

    -18°C in Kelvin =255,15K Ist doch falsch????? Oder???
    Könnten sie es mir bitte erklären?????

    Von Peter Inessa, vor etwa 3 Jahren
  7. Default

    Danke ☺️

    Von Annette Wallraven, vor mehr als 3 Jahren
  8. Img 0110

    nicht schlecht!

    Von Klinsi68, vor etwa 4 Jahren
  9. Default

    !!!Sehr hilfreich, dieses Video!!!
    DANKE :-))))

    Von Carlos A Velasco, vor mehr als 4 Jahren
  10. Luna 1

    Na , ja es geht hat mir aber sehr geholfen!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    Von Angelos B., vor mehr als 4 Jahren
  11. Default

    Erster!!!!!!!!!!!:D

    Von Istbereitsvergeben, vor mehr als 4 Jahren
  12. Default

    Schlecht! Naja vielleicht doch nicht.

    Von Istbereitsvergeben, vor mehr als 4 Jahren
  13. Default

    Mach mal Thermometer

    Von Istbereitsvergeben, vor mehr als 4 Jahren
  14. Default

    War zwar nicht das was ich gesucht habe, aber das war echt interessant. DANKESCHÖN!!!!
    --xXWulfXx

    Von Der, Der Lehrnt, vor etwa 5 Jahren
  15. Default

    Nicht schlecht :) danke

    Von Pally, vor mehr als 6 Jahren
Mehr Kommentare

Kelvinskala Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Kelvinskala kannst du es wiederholen und üben.

  • Zeige die wichtigen Punkte auf der Temperaturskala.

    Tipps

    Ist der Eispunkt erreicht, gefriert Wasser zu Eis.

    Am Siedepunkt verdampft das Wasser.

    Lösung

    Um den Unterschied zwischen der Temperaturskala in Kelvin und in °Celsius zu verstehen, können wir uns der Temperaturskala aus der Grafik behelfen.

    Der absolute Nullpunkt ist das untere Ende der Skala, denn eine niedrigere Temperatur ist nicht möglich. Hier herrschen $0 K$.

    Der Eispunkt ist schon etwas näher an den Temperaturen, denen wir im Alltag begegnen. Hier herrschen $0 °C$, also die Temperatur, bei der Eis zu tauen beginnt oder Wasser gefriert.

    Gehen wir die Skala um $100 °C$ weiter nach oben, so erreichen wir den Siedepunkt, also die Temperatur, bei der Wasser verdampft.

    Sicher gibst auch du die Temperatur im Alltag in Grad Celsius an. Das ist auch sinnvoll so, denn die Werte sind häufig in einem kleinen Zahlenbereich und deshalb leicht zu handhaben.

    Doch auch die Kelvin-Skala hat eine wichtige Bedeutung. Bei Berechnungen in der Physik ist diese etwa besonders sinnvoll, da so nur mit positiven Werten gerechnet werden kann.

    Außerdem ist die Kelvin-Skala die SI-Einheit der Temperatur. Das heißt, sie ist die maßgebende Einheit der Temperatur in allen Berechnungen. So ergeben Berechnungen, in denen die Temperatur enthalten ist, weltweit die gleichen Ergebnisse.

  • Gib die richtige Formeln zur Umrechnung zwischen Celsius- und Kelvin-Skala an.

    Tipps

    Auf der Kelvin-Skala gibt es keine negativen Temperaturen.

    Die Skalen sind um $273,15$ gegeneinander verschoben.

    Lösung

    Um Temperaturen zwischen der Kelvin- und der Celsius-Skala umzurechnen, brauchen wir eine relativ einfache Formel.

    Wir wissen ja schon, dass die Temperatur in Kelvin nicht negativ sein kann, da bei $0 K$ der absolute Nullpunkt der Temperatur vorliegt und es nicht kälter geht.

    Im Alltag geben wir Temperaturen in $°C$ an. Sprechen wir von $0°$, dann meinen wir damit immer den Eispunkt auf der Celsiusskala.

    Nun sind jedoch $0°C$ um $273,15$ wärmer als die Temperatur am absoluten Nullpunkt.

    Dieser Umstand muss in der Formel zur Umrechnung berücksichtigt werden. Wir erhalten also $T [C] = T[K] - 273,15$.

    Mit dieser Formel können wir nun die Temperatur leicht von $K$ in $°C$ umrechnen.

  • Gib die richtigen Aussagen über die Temperaturskalen an.

    Tipps

    Es gibt keine kältere Temperatur als die am absoluten Nullpunkt.

    Die Celsius-Skala orientiert sich an dem Zustand des Wassers.

    Lösung

    Auf den Temperaturskalen finden wir einige charakteristische Punkte, an denen wir uns orientieren können.

    Die Kelvin-Skala beginnt mit $0 K$ oder dem absoluten Nullpunkt. Die Bezeichnung absoluter Nullpunkt ist sehr passend, da es tatsächlich keine geringere Temperatur gibt. Kälter geht es also nicht.

    Der Nullpunkt der Celsius-Skala wird mit dem Gefrierpunkt des Wassers oder dem Eispunkt festgelegt. Das bedeutet: An diesem Punkt beträgt der Betrag der Temperatur $0 °C$.

    Am Zustand des Wassers orientiert sich auch der dritte wichtige Punkt.

    Der Siedepunkt ist erreicht, wenn Wasser verdampft. Dazu muss das Wasser eine Temperatur von $100°C$ haben.

    Mit diesen drei wichtigen Eckdaten kannst du dir die Temperaturskalen sicher besser merken.

  • Zeige die Unterschiede zwischen Celsius und Kelvin.

    Tipps

    Die Einteilung der Celsius-Skala richtet sich nach den Aggregatzuständen des Wassers.

    Die Kelvin-Skala wurde 1848 festgelegt.

    In der Wissenschaft wird die Temperatur stets in $K$ angegeben.

    Lösung

    Vergleichen wir die Celsius- mit der Kelvinskala, so fallen einige Unterschiede auf.

    Die ältere der beiden Skalen ist die Celsiusskala. Diese wurde $1742$ von Anders Celsius festgelegt und orientiert sich an den Aggregatzuständen des Wassers. Bei $°C$ befindet sich der Eispunkt der Skala. Bei dieser Temperatur gefriert Wasser zu Eis. Die Celsius-Skala ist aus diesem Grund auch sehr praktisch für unseren Alltag, denn wir können die Temperaturen in unserer Umgebung mit einfachen Zahlenwerten angeben.

    Die Kelvin-Skala wurde einige Zeit später, im Jahre $1848$ festgelegt. Der Nullpunkt dieser Skala wird als absoluter Nullpunkt bezeichnet und legt die niedrigste Temperatur fest, die überhaupt möglich ist. Von daher nehmen alle Temperaturen auf der Kelvin-Skala auch positive Werte an. Diese Tatsache macht Berechnungen mit der Kelvin-Skala relativ einfach, sodass diese in der Physik standardmäßig verwendet wird. So kommt es, dass die Kelvin-Skala als SI-Einheit der Temperatur gilt, also die für die Wissenschaft festgelegte Einheit.

  • Bestimme die Temperaturen in Kelvin

    Tipps

    Celsius- und Kelvin-Skala sind um $273,15$ verschoben.

    $T [K] = T[C] + 273,15$

    Lösung

    Um Temperaturen von $K$ in $°C$ umzuwandeln, müssen wir die gezeigte Umrechnung berücksichtigen.

    Die Kelvin- und die Celsius-Skala sind um den Betrag von $273,15$ verschoben. Das bedeutet: Ist eine Temperatur in $°C$ gegeben, müssen wir $273,15$ dazu addieren, um die entsprechende Temperatur in $K$zu erhalten.

    Ein gutes Beispiel, um sich diesen Zusammenhang zu merken, ist der Eispunkt bei $0°C$. Wollen wir diese Temperatur nun in $K$ angeben, müssen wir $273,15$ dazu addieren und erhalten $273,15 K$ für den Eispunkt.

    Analog können wir nun weitere Temperaturen umrechnen.

    $-100°C$ können wir dann etwa zu $ (-100 + 273,15) = 173,15K $ bestimmen.

  • Rechne die Temperaturen um.

    Tipps

    $0 K$ herrschen am absoluten Nullpunkt.

    Lösung

    Um eine Temperatur von $°C$ in $K$ umzuwandeln, schauen wir uns zunächst einmal an, inwiefern sich diese beiden voneinander unterscheiden.

    Da der Nullpunkt der Kelvin-Skala um $273,15$ geringer ist, als der der Celsius-Skala, müssen wir diesen Betrag also abziehen, wenn wir von $K$ in $°C$ umwandeln wollen.

    Rechnen wir etwa $200,15 K$ um, so ergibt sich $(200,15 - 273,15) °C = - 73 °C$.

    Wenn du also eine Temperatur umrechnest, muss der Wert in $K$ immer höher sein als der in $°C$.

    Betrachten wir ein weiteres Beispiel.

    Bei $ 0K$ berechnet sich die Temperatur auf der Celsius-Skala zu $ (0 -273,15) °C = -273,15°C$.

    Am absoluten Nullpunkt herrschen also $-273,15°C$.