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Einleitung - Temperatur im Alltag

Die Temperatur ist eine physikalische Größe, die dir im Alltag regelmäßig begegnet. Schaltest du den Herd ein, um Essen zu kochen, wird die Herdplatte auf über $100\,^°$C (Grad Celsius) erhitzt, das ist sehr heiß. Deswegen solltest du auch vorsichtig sein, dass du dich nicht verbrennst.

Eis, das aus dem Gefrierschrank kommt, ist hingegen mit ungefähr $-18\,^°$C ziemlich kalt, damit es nicht sofort schmilzt. Außerdem kannst du jeden Abend beim Wetterbericht im Fernsehen erfahren, wie die Temperatur am nächsten Tag wird. Dort fällt auch oft der Begriff gefühlte Temperatur. Ob etwas warm oder kalt ist, hängt nämlich von deinem persönlichen Empfinden ab.

Wetterbericht.jpg

Persönliches subjektives Temperaturempfinden im Alltag

Zum Beispiel kommt es dir draußen plötzlich kälter vor, wenn Wind weht. Das Wasser im Schwimmbad erscheint dir beim Reingehen auch zunächst kälter als es nach einigen Minuten der Fall ist, obwohl sich seine Temperatur nicht ändert. Und Holz fühlt sich wärmer an als Eisen, selbst wenn beide Materialien tatsächlich die gleiche Temperatur haben. Das liegt daran, dass das Temperaturempfinden subjektiv ist. Unsere Haut ist nämlich nicht in der Lage eine absolute Temperatur zu fühlen, sie kann lediglich Temperaturunterschiede feststellen.

Selbstexperiment zum subjektiven Temperaturempfinden

Dies kannst du selbst mit einem kleinen Experiment ausprobieren. Halte deine linke Hand in kaltes Wasser und deine rechte Hand in warmes Wasser. Anschließend tauche beide Hände in ein drittes Gefäß mit mittlerer Wassertemperatur. Du wirst feststellen, dass es dir warm und kalt zugleich vorkommt. Wir brauchen also eine Möglichkeit, Temperaturen unabhängig von unserem persönlichen Empfinden objektiv zu messen.

Schüsselversuch.jpg

Temperaturmesser

Eine solche objektive Möglichkeit sind Temperaturmesser wie beispielsweise ein handelsübliches Thermometer. Dieses besteht aus einem dünnen Glasröhrchen, das mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt ist. Diese dehnt sich bei steigenden Temperaturen aus und zieht sich bei sinkenden Temperaturen zusammen, je nach Außentemperatur ändert sich also der Füllstand im Glasröhrchen. Aufgrund der Ausdehnung bei Temperaturänderung lässt sich folglich mit einer entsprechenden Skala die Temperatur ablesen.

Skalen zur Temperaturmessung

Es existieren viele verschiedene Temperaturskalen. Die weltweit gebräuchlichste ist die Celsius Skala. Deren beiden Fixpunkte orientieren sich am Wasser und sind durch dessen Gefrierpunkt bei $0\,^°$C und dessen Siedepunkt bei $100\,^°$C definiert. So lassen sich alltägliche Temperaturen gut darstellen und negative Temperaturen weisen dich sofort darauf hin, dass es draußen kalt und glatt ist.

Die Fahrenheit Skala wurde eingeführt, um negative Temperaturen zu vermeiden. Daher wählte ihr Erfinder die tiefste Temperatur die er erzeugen konnte als unteren Fixpunkt und definierte sie als $0\,^°$F (Grad Fahrenheit). Als oberen Fixpunkt wählte er seine Körpertemperatur und definierte sie als $96\,^°$F. Die Fahrenheit Skala wird heutzutage fast nur noch in den USA verwendet.

Wenn du also in Amerika zum Arzt gehst und er dir sagt, dass deine Körpertemperatur bei über 98 Grad liegt, so musst du dir keine Sorgen machen, denn er bezieht sich auf die Fahrenheit Skala. In der in Europa üblichen Celsius Skala sind das etwa 37 Grad und ganz normal für einen gesunden Menschen.

Thermometer.jpg

Um solche Fehler zu vermeiden, benutzt man in der Wissenschaft die Kelvin Skala. Deren unterer Fixpunkt ist der absolute Nullpunkt bei $0\,$K (Kelvin), also die tiefste Temperatur die physikalisch theoretisch erreichbar ist. Diese soll bei $-273,15\,^°$C sein. Beachte, dass man hier nicht von Grad Kelvin spricht sondern lediglich von Kelvin.

Temperaturskalen im Vergleich

Die Kelvin Skala geht in genauso großen Schritten vorwärts, wie die Celsius Skala, leider besitzt aber die Fahrenheit Skala andere Schritte. Dies kannst du einfach an diesem Vergleich erkennen.

$\begin{array}{rcrcr} \text{Celsiusskala in }^\circ C&&\text{Kelvinskala in }K&&\text{Fahrenheitskala in }^\circ F \\ -273,15^\circ C&=&0 K&=&-459,67^\circ F \\ 0^\circ C&=&273,15 K&=&22^\circ F \\ +100^\circ C&=&373,15 K&=&212^\circ F \end{array}$