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Messung der Temperatur

Temperaturskalierung

Der Begriff Temperatur kommt aus dem Lateinischen temperare = mischen, mildern, sich mäßigen. Der Mensch empfindet Temperaturen als heiß (Sonne) oder kalt (Eis). Die Temperatur ist eine physikalische Größe, die den Wärmezustand eines Stoffes oder eines thermodynamischen Systems beschreibt.

Die Skalierung des heutigen Celsius-Thermometers wird über definierte Fixpunkte festgelegt. Der Nullpunkt wird dem Gefrierpunkt von Wasser bei 101325 Pa (1 atm=1,01325 bar) zugeordnet. Hierzu taucht man ein Quecksilber-Glas-Thermometer in Eiswasser und markiert das Ende des Quecksilberfadens mit einer Null, was 0 °C entspricht. Anschließend wird das Thermometer in siedendes Wasser bei 101325 Pa Atmosphärendruck gehalten und das Ende des Quecksilberfadens mit einer 100 markiert, was 100 °C entspricht. Der dazwischenliegende Bereich wird in 100 gleich große Teile eingeteilt und beschriftet.

Die absolute Temperaturskala beginnt beim absoluten Nullpunkt, der bei 0 Kelvin (K) liegt. Null Kelvin entsprechen -273,15 °C. Das heißt, die absolute Temperaturskala ist gegenüber der Celsius-Temperaturskala um 273,15 Einheiten verschoben.

Abb.1
Vergleich °C und K

Im englischen Sprachraum ist die Fahrenheit-Temperaturskala sehr verbreitet. Die Umrechnungsformel für Grad Fahrenheit in Grad Celsius lautet: Temperatur in °C = 0,5555 · (Temperatur in °F - 32). Für die Temperaturmessung können alle Eigenschaften von Stoffen (gasförmig, flüssig oder fest) genutzt werden, die sich nachvollzieh- und messbar mit der Temperatur ändern. Es gibt eine große Anzahl von diesen Eigenschaften und somit auch eine Vielzahl an verschiedenen Temperaturmessmethoden.

Internationale Temperaturskala (ITS): Sie unterstützt die Vergleichbarkeit von Temperaturmessungen, indem thermodynamische Temperaturen (in °C und K) als Fixpunkte festgelegt werden. Sie entstand im Jahre 1927. Eine Neufassung der internationalen Temperaturskala erfolgte 1990 (ITS-90):

Tab.1
Definierte Fixpunkte der ITS-90
Gleichgewichtszustände°CK
Tripelpunkt des Gleichgewichtswasserstoffs13,8033-259,3467
Tripelpunkt des Neons-252,85-252,85
Tripelpunkt des Sauerstoffs54,3584-218,7916
Tripelpunkt des Argons83,8058-189,3442
Tripelpunkt des Quecksilbers234,3156-38,8344
Tripelpunkt des Wassers 273,160,01
Schmelzpunkt des Galliums302,914629,7646
Erstarrungspunkt des Indiums429,7485 156,5985
Erstarrungspunkt des Zinns505,078231,928
Erstarrungspunkt des Zinks692,677 419,527
Erstarrungspunkt des Aluminiums933,473660,323
Erstarrungspunkt des Silbers1234,93961,78
Erstarrungspunkt des Goldes1337,33 1064,18
Erstarrungspunkt des Kupfers1357,771084,62
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