Temperaturmessung

So ein Mist. Gino hat eine Sommergrippe. Und Fieber hat er auch. Warum benutzen wir zu Hause eigentlich so ein altmodisches Thermometer, das man in den Mund nehmen muss. In der Schule hatten wir doch neulich so ein cooles, das man nur vor die Stirn halten musste. Und auf dem Balkon gibt es dieses komische runde Thermometer. Und wenn Tante Lisa kocht, dann kommt sie nicht ohne ihr merkwürdiges Grillthermometer aus Vielleicht können wir in diesem Video ein bisschen Ordnung in Ginos wirre Fiebergedanken bringen. Denn das Thema dieses Videos ist TEMPERATURMESSUNG. Wir erinnern uns: Die Temperatur gibt an, wie warm oder kalt ein Körper ist. Sie ist ein Maß für die INNERE Energie eines Körpers. Sie ist umso höher, je schneller die ungeordnete Bewegung der Teilchen ist, aus denen der Körper besteht. Wir messen die Temperatur mit einem Thermometer. Das Wort kommt aus dem Altgriechischen. thermos heißt warm, metron heißt Maß. Bei der Konstruktion eines Thermometers können wir uns vier Fragen stellen:Erstens: Wofür wird das Thermometer gebraucht? Zweitens: In welchem Temperaturbereich soll damit gemessen werden? Drittens: Nach welchem Messprinzip soll das Thermometer funktionieren? Und viertens: Wie ist das Thermometer aufgebaut? Natürlich hängen diese Fragen eng zusammen. Wie du weißt, haben Stoffe und die Körper, die aus Stoffen aufgebaut sind, bestimmte Eigenschaften. Ein Körper hat z. B. eine bestimmte Länge oder ein bestimmtes Volumen.Manche Stoffe, wie Metalle, leiten den elektrischen Strom. Andere Stoffe hingegen leiten ihn nicht, wie z. B. Kunststoffe oder Gummi.Auch seine Farbe ist eine Eigenschaft eines Stoffes. Beim Thermometer macht man sich nun die TEMPERATURABHÄNGIGKEIT bestimmter Eigenschaften von Stoffen zu Nutze. Bei einem AUSDEHNUNGSthermometers verwendet man die Tatsache, dass die Länge beziehungsweise das Volumen von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen mit steigender Temperatur zunehmen. In Ginos altmodischem Fieberthermometer verändert eine Flüssigkeit, vermutlich Ethanol, in einem engen Röhrchen ihre Höhe, je nachdem, wie warm es ist. Diese Art Ausdehnungsthermometer nennt man FLÜSSIGKEITSthermometer. Ginos rundes Balkonthermometer ist ein BIMETALLthermometer. Darin dehnen sich zwei verschiedene Metalle, die fest miteinander verbunden sind, unterschiedlich stark aus. Bei STRAHLUNGSthermometer macht man sich zu Nutze, dass jeder Körper Wärmestrahlung abgibt, die für unser Auge unsichtbar ist. Ein Beispiel hierfür ist das Pyrometer, das in Ginos Schule zum Fiebermessen benutzt wird. Man nennt diese Thermometer auch INFRAROTthermometer. WIDERSTANDSthermometer arbeiten mit der Tatsache, dass Stoffe den elektrischen Strom abhängig von der Temperatur gut oder weniger gut leiten.Tante Lisas Grillthermometer ist so eins. Aber auch digitale Fieberthermometer beruhen auf diesem Prinzip. Sehr nützlich sind auch Flüssigkeiten, deren Farbe von der Temperatur abhängig ist. Diesen Effekt nennt man THERMOCHROMIE, vom Altgriechischen Chroma, auf Deutsch Farbe.Häufig wird dieser Effekt in Folienthermometern angewendet. Wir wollen uns im Folgenden noch mit den beiden Arten von Ausdehnungsthermometern beschäftigen, dem Flüssigkeitsthermometer und dem Bimetallthermometer. Lass uns beispielhaft einmal ein FLÜSSIGKEITSthermometer bauen. Nehmen wir an, wir wollen ein Thermometer für den Außenbereich, z. B. unseren Balkon. Dieses Thermometer sollte also, wenn wir für alle Eventualitäten gewappnet sein wollen, in einem Bereich zwischen minus fünfzig Grad Celsius und plus fünfzig Grad Celsius messen können. Für das Messprinzip haben wir uns ja schon entschieden: Wir wollen die Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit verwenden. Aber welche? Wasser scheidet schonmal aus. Damit würde das Thermometer ja möglicherweise sogar platzen, wenn wir uns dem Gefrierpunkt nähern. Alkohol käme dafür in Frage. Meistens verwendet man Ethanol. Es hat eine Gefriertemperatur von zirka minus hundertfünfzehn Grad Celsius und eine Siedetemperatur von zirka plus achtundsiebzig Grad Celsius. Früher hat man Quecksilber genommen. Das hat gegenüber Alkohol einige Vorteile - man muss es zum Beispiel nicht färben, damit man es sieht, und es hat eine höhere Siedetemperatur - aber auch einen schwerwiegenden Nachteil: Es ist hochgiftig. Dann färben wir den Alkohol halt an. Jetzt müssen wir uns noch überlegen, wie wir das Thermometer geeignet aufbauen. Wir können nicht einfach ein großes Glas mit Ethanol nehmen und erwarten, dass wir die Wärmeausdehnung des Ethanols direkt sehen. Dazu ist der Effekt zu gering. Wir verwenden daher ein schmales Röhrchen, in dem das Ethanol hochsteigt, wenn die Temperatur zunimmt. Je nach Temperatur hat das Ethanol im Röhrchen eine gewisse Ausdehnung. Neben dem Röhrchen befindet sich eine Skala, die die zu der Ausdehnung gehörige Temperatur anzeigt. Der Ethanolvorrat befindet sich im sog. RESERVOIR. Schauen wir zum Schluss noch schnell das BIMETALLthermometer an. Grundsätzlich besteht ein BIMETALLSTREIFEN aus zwei verschiedenen, fest miteinander verbundenen Metallen, die sich unterschiedlich stark bei Erwärmung ausdehnen. Beim Erwärmen verbiegt sich der Metallstreifen in die Richtung DESJENIGEN Metalls, das sich bei Erwärmung schwächer ausdehnt. In dem Balkonthermometer von Gino oder auch oft bei Badewannenthermometern ist das Bimetall zu einer Spirale aufgerollt.Der Zeiger bewegt sich dann, wenn die Spirale ihre Form ändert, und kann die Temperatur anzeigen. Wo wir gerade von Anzeigen sprechen: Wie man eine Skala an einem Thermometer anbringt und was es mit Grad Celsius eigentlich auf sich hat, erfährst du in einem anderen Video. Und wir fassen zusammen: Zur Messung von Temperaturen macht man sich die TEMPERATURABHÄNGIGKEIT bestimmter Eigenschaften von Stoffen zu Nutze. In AUSDEHNUNGSthermometern nutzt man die Wärmeausdehnung von Flüssigkeiten und Festkörpern. STRAHLUNGSthermometer verwenden die für unser Auge unsichtbare Wärmestrahlung jedes Körpers zur Temperaturbestimmung. WIDERSTANDSthermometer arbeiten mit der Tatsache, dass Stoffe den elektrischen Strom abhängig von der Temperatur gut oder weniger gut leiten. Mit THERMOCHROMIE bezeichnet man den Effekt, dass bestimmte Flüssigkeiten ihre Farbe temperaturabhängig ändern. Das verwendet man zum Beispiel bei FOLIENthermometern. Das gebräuchlichste Thermometer ist das Flüssigkeitsthermometer. Eine gefärbte Flüssigkeit, meist gefärbtes Ethanol, steigt aus einem Reservoir eine dünne Röhre hoch, damit der Effekt der Wärmeausdehnung auch sichtbar wird. Und wie sieht es bei Gino aus? Der ist wieder gesund und probiert Tante Lisas Grillthermometer gleich mal aus. Jetzt müsste er nur noch wissen, bei welcher Temperatur so ein Tier eigentlich GAR ist.