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Temperaturmessung

Erfahre, wie ein Thermometer die Temperatur objektiv misst und welches Prinzip dahinter steckt. Entdecke die Funktionsweise von Flüssigkeitsthermometern und Bimetallthermometern. Interessiert? Das und vieles mehr findest du im folgenden Text!

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Team Digital
Temperaturmessung
lernst du in der 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse - 8. Klasse

Temperaturmessung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Temperaturmessung kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme alle Abbildungen, auf denen ein Thermometer zu sehen ist.

    Tipps

    Es gibt fünf Abbildungen, auf denen ein Thermometer zu sehen ist.

    Mit einem Thermometer kann man die Temperatur messen.

    Die Temperatur gibt an, wie warm oder kalt ein Körper ist.

    Lösung

    Das Wort „Thermometer“ kommt aus dem Altgriechischen, „thermós“ heißt „warm“ und „métron“ heißt „Maß“. Mit einem Thermometer können wir die Temperatur messen.

    Die Temperatur gibt an, wie warm oder kalt ein Körper ist. Sie ist ein Maß für die innere Energie eines Körpers. Die Temperatur ist umso höher, je schneller die ungeordnete Bewegung der Teilchen ist, aus denen der Körper besteht.

    Es gibt viele verschiedene Arten von Thermometern, zum Beispiel:

    • Ausdehnungsthermometer
    • Widerstandsthermometer
    • Strahlungsthermometer
    • Folienthermometer

  • Charakterisiere die Konstruktion eines Flüssigkeitsthermometers.

    Tipps

    Das Messprinzip beruht auf einer Stoffeigenschaft.

    Ein Pyrometer (Strahlenthermometer) wird in die Nähe der Stirn gehalten, um Fieber zu messen.

    Lösung

    Bei der Konstruktion eines Thermometers können wir uns vier Fragen stellen:

    • Wofür wird das Thermometer gebraucht? (Anwendungsbereich)
    • In welchem Temperaturbereich soll damit gemessen werden? (Messbereich)
    • Nach welchem Prinzip soll das Thermometer funktionieren? (Messprinzip)
    • Wie ist das Thermometer aufgebaut? (Aufbau)

    Das Flüssigkeitsthermometer wollen wir im Außenbereich, zum Beispiel auf dem Balkon, verwenden (Anwendungsbereich).
    Damit sollte also, wenn wir für alle Eventualitäten gewappnet sein wollen, in einem Bereich zwischen $- 50~^\circ\text{C}$ und $+ 50~^\circ\text{C}$ gemessen werden können (Messbereich).
    Das Messprinzip bei einem Flüssigkeitsthermometer ist klar: Wir wollen die Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit, in dem Fall Ethanol, nutzen.
    Für den Aufbau nehmen wir ein schmales Röhrchen, in dem das Ethanol hochsteigt, wenn die Temperatur steigt. Neben dem Röhrchen befindet sich eine Skala, welche die zu der Ausdehnung gehörige Temperatur anzeigt.

  • Vergleiche die verschiedenen Thermometer.

    Tipps

    Bei einem Ausdehnungsthermometer wendet man die Tatsache, dass die Länge beziehungsweise das Volumen mit steigender Temperatur zunimmt, an.

    Ein Pyrometer (Strahlungsthermometer) wird zum Beispiel in Schulen zum Fiebermessen benutzt.

    Lösung

    Stoffe haben verschiedene Stoffeigenschaften. Beim Thermometer macht man sich die Temperaturabhängigkeit bestimmter Eigenschaften von Stoffen zunutze:


    • Bei einem Ausdehnungsthermometer wendet man die Tatsache, dass die Länge beziehungsweise das Volumen von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen mit steigender Temperatur zunimmt, an.
    • Widerstandsthermometer basieren auf der Eigenschaft, dass Stoffe den elektrischen Strom abhängig von der Temperatur gut oder weniger gut leiten.
    • Sehr nützlich sind auch Flüssigkeiten, deren Farbe von der Temperatur abhängig ist. Diesen Effekt nennt man Thermochromie, was vom Altgriechischen „chróma“ kommt – auf Deutsch „Farbe“. Häufig wird dieser Effekt in einem Folienthermometer angewendet.
    • Bei einem Strahlungsthermometer macht man sich zunutze, dass jeder Körper Wärmestrahlung abgibt, die für das menschliche Auge unsichtbar ist.

  • Erkläre die Funktionsweise eines Flüssigkeitsthermometers.

    Tipps

    Wasser gefriert bei $0~^\circ\text{C}$.

    Auch ein Lineal hat eine Skala.

    Das französische Wort „réservoir“ bedeutet so viel wie „Tank“ oder „Speicher“.

    Lösung

    Bei einem Flüssigkeitsthermometer wird die Temperatur anhand der Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit gemessen. Ein solches finden wir oft auf dem Balkon. Mit diesem Thermometer sollte man in einem Bereich zwischen $\boldsymbol{-50~^\circ\text{C}}$ und $\boldsymbol{+50~^\circ\text{C}}$ messen können.

    Wäre die Flüssigkeit Wasser, würde das Thermometer möglicherweise platzen, wenn sich die Temperatur dem Gefrierpunkt nähert. Daher wird meistens Ethanol verwendet:
    Es hat eine Gefriertemperatur von ca. $\boldsymbol{-115~^\circ\text{C}}$ und eine Siedetemperatur von ca. $+ 78~^\circ\text{C}$ .

    Es gibt ein schmales Röhrchen, in dem das Ethanol hochsteigt, wenn die Temperatur steigt. Neben dem Röhrchen befindet sich eine Skala, welche die zu der Ausdehnung gehörige Temperatur anzeigt. Der Ethanolvorrat befindet sich im sogenannten Reservoir.

  • Kennzeichne die Stoffeigenschaften.

    Tipps

    Das Volumen ist der Rauminhalt eines Körpers.

    Elektrisch leitfähige Stoffe leiten den elektrischen Strom.

    Lösung

    Stoffe und Körper, die aus Stoffen aufgebaut sind, haben bestimmte Stoffeigenschaften:

    • Ein Körper hat zum Beispiel eine bestimmte Länge oder ein bestimmtes Volumen.
    • Manche Stoffe wie Metalle leiten den elektrischen Strom. Andere Stoffe hingegen leiten ihn nicht, beispielsweise Kunststoffe oder Gummi.
    • Auch seine Farbe ist eine Eigenschaft eines Stoffes.

    Beim Thermometer macht man sich die Temperaturabhängigkeit bestimmter Eigenschaften von Stoffen zunutze:

    • Bei einem Ausdehnungsthermometer wendet man die Tatsache, dass die Länge beziehungsweise das Volumen von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen mit steigender Temperatur zunimmt, an.
    • Widerstandsthermometer basieren auf der Eigenschaft, dass Stoffe den elektrischen Strom abhängig von der Temperatur gut oder weniger gut leiten.

  • Entscheide, welches Thermometer gemeint ist.

    Tipps

    Bei einem Ausdehnungsthermometer wendet man die Tatsache, dass die Länge beziehungsweise das Volumen von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen mit steigender Temperatur zunimmt, an.

    Das digitale Fieberthermometer und das Grillthermometer gehören zur gleichen Kategorie.

    Ein Pyrometer kann man auch Infrarotthermometer nennen.

    Lösung

    1) Mit diesem Thermometer lässt sich die Kerntemperatur eines Steaks messen, um den perfekten Garpunkt im Fleischkern zu treffen.
    $\to$ Widerstandsthermometer

    2) Das Pyrometer wird gern zur Fiebermessung in Schulen verwendet, da man es nur vor die Stirn halten muss.
    $\to$ Strahlungsthermometer

    3) Dieses Thermometer enthielt früher Quecksilber, das eine hohe Siedetemperatur hat, jedoch hochgiftig ist.
    $\to$ Flüssigkeitsthermometer

    4) Beim Bimetallthermometer ist das Bimetall zu einer Spirale aufgerollt: Die Temperatur wird angezeigt, wenn die Spirale ihre Form ändert.
    $\to$ Ausdehnungsthermometer

    5) In manchen Haushalten findet man heute noch ein altmodisches Fieberthermometer, das man in den Mund stecken muss und bei dem eine Skala die Körpertemperatur anzeigt.
    $\to$ Ausdehnungsthermometer

    6) Doch viele besitzen heutzutage digitale Fieberthermometer, welche die Körpertemperatur nicht mittels einer Skala, sondern auf einem kleinen Bildschirm digital anzeigen.
    $\to$ Widerstandsthermometer