Temperaturmessung und ihre Festlegung.

1.) Aufbau und Funktion eines Flüssigkeitsthermometers.

Die ersten Thermometer waren meist Flüssigkeitsthermometer. Erhöht sich die Temperatur, so dehnt sich die Flüssigkeit im Vorratsgefäß aus und die Flüssigkeit steigt im Steigrohr (auch Kapillare genannt) nach oben. Möchte man nun mit dem Thermometer Temperaturen messen, so muss man es kalibrieren, d.h. mit einer Messskala versehen. Dazu benötigt man zwei Fixpunkte (auch Fundamentalpunkte genannt). Als solche Fixpunkte wählt man Bedingungen, die immer wieder reproduzierbar leicht hergestellt werden können. Der Zwischenraum zwischen diesen Punkten wird z.B. in 100 gleiche Teile geteilt. Die Wahl der Zahl 100 ist dabei willkürlich. Man könnte z.B. auch 50 Teile wählen. Außerdem setzt eine gleichmäßige Teilung voraus, dass sich die Thermometerflüssigkeit auch gleichmäßig ausdehnt. Die meisten Flüssigkeiten tun dies nicht! Quecksilber dehnt sich gleichmäßig aus. Daher hat man es in der Vergangenheit häufig als Thermometerflüssigkeit verwendet. Heute ist man allerdings von Quecksilber abgekommen. Wenn ein solches Thermometer kaputt geht, hat man das Problem, dass das verdampfende Quecksilber sehr giftig ist.

2.) Celsius und Fahrenheit - zwei Temperaturskalen

In Europa ist fast überall die Temperaturskala nach Celsius üblich. In anderen Ländern, vor allem in den USA, wird die Temperaturskala nach Fahrenheit benutzt. Beide Forscher waren Zeitgenossen.

• Wer waren die Namensgeber der beiden Temperaturskalen?
• Wie haben sie die Fixpunkte ihrer Temperaturskala festgelegt?
• Wie kann man die beiden Temperaturskalen ineinander umrechnen?

3.) Umrechnung von Celsius in Fahrenheit und umgekehrt.

Umrechnung von Celsius in Fahrenheit:

Weil die Multiplikation mit 9/5 im Kopf etwas umständlich ist, verwenden die Amerikaner für diesen Faktor 10/5 = 2 und geben folgende Faustformel an, die für "normale" Temperaturen eine brauchbare Abschätzung erlaubt:
"Nimm die Temperatur in Celsius und multipliziere sie mit 2. Addiere dann 32 dazu".

Umrechnung von Fahrenheit in Celsius:

Weil die Multiplikation mit 5/9 im Kopf etwas umständlich ist, verwenden die Amerikaner für diesen Faktor 5/10 = 1/2 und geben folgende Faustformel an, die für "normale" Temperaturen eine brauchbare Abschätzung erlaubt:
"Nimm die Temperatur in Fahrenheit und ziehe 32 ab. Dividiere das Ergebnis durch 2.".

4.) Wenn du noch mehr wissen willst: kalibrieren oder eichen?

In Büchern findet man oft auch statt "kalibrieren" den Begriff "eichen".
Beide Begriffe bezeichnen einen ähnlichen Vorgang, es gibt aber einen wesentlichen Unterschied.

Den Hinweis verdanken wir Herrn Dr. Peter Hahne, Emmendingen. Herzlichen Dank!

Kalibrieren ist das Versehen einer Messeinrichtung mit einer Messskala, oder das Zuordnen von Messwerten zu einer physikalischen Größe im wissenschaftlichen und technischen Bereich.

Man könnte die Temperatur eines Körpers zum Beispiel auch mit einem sogenannten Heißleiter (oder NTC-Widerstand) messen.
Erstellen wir dann eine Wertetabelle welcher Widerstandswert sich bei welcher Temperatur ergibt, dann hätten wir den Heißleiter kalibriert. Wir könnten dann sofort durch Messen des Widerstands eine Temperatur zuordnen.

Eichen bezeichnet einen ähnlichen Vorgang, wird aber von einer staatlichen Institution (der Zoll ist dafür zuständig) durchgeführt und ist für bestimmte Messvorgänge gesetzlich vorgeschieben.

Ein Beispiel hierfür sind die Zapfsäulen an Tankstellen. Hier wird in vorgeschriebenen zeitlichen Abständen staatlich geprüft, ob die an der Zapfsäule angegebene Litermenge auch tatsächlich durch den Zapfhahn fließt.
Würde man dies nicht tun, so könnte sich der Autofahrer nicht darauf verlassen, dass nicht der Mineralölkonzern die Anlage so manipuliert hat, dass er zum Beispiel statt der angezeigten 40 Liter in Wahrheit nur 37 Liter bekommt, aber 40 Liter bezahlt.

Der Eichvorgang ist also eine Art "TÜV"- Überprüfung für Zapfsäulen.
Wird die Prüfung nicht zum vorgeschriebenen Zeitpunkt durchgeführt, so darf von dieser Zapfsäule kein Kraftstoff mehr verkauft werden. Das ist genauso wie ein Auto nicht mehr auf öffentlichem Grund gefahren werden darf, wenn die vorgeschriebene TÜV Prüfung nicht gemacht und bestanden wurde.

5. Zur Geschichte der Celsius-Skala.

Die folgenden Anmerkungen und Recherchen zur Geschiche der Celsiusskala verdanken wir Herrn Dr. Peter Hahne, Emmendingen:

Anders Celsius definierte 1742 die Skala anders als wir sie heute verwenden - siehe Celsius erstes Thermometer - heute zu besichtigen im Gustavianum der Universität Uppsala (http://www.gustavianum.uu.se/)



Wie man auf dem Bild etwas schwierig erkennen kann, hat Celsius den Siedepunkt von Wasser bei 0 °C gesetzt (links unten am Ende des Steigrohrs) und den Gefrierpunkt bei 100 °C - also gerade anders herum als wir es heute verwenden.
Vielleicht wollte er negative Zahlen vermeiden? Denn mehr als diese 0° C (Sieden von Wasser) waren nicht möglich, während die Temperaturen im kalten Schweden schon mal deutlich unter den Gefrierpunkt von Wasser fallen, was dann in Celsius' Logik eben 120° C vewesen wären.
Am Ende des 18. Jahrhunderts hatten bestimmt viele Leute / einfache Mitarbeiter mit negativen Zahlen noch ein Problem.....

Die Skala wurde erst 1745, ein Jahr nach dem Tod von Celsius, mit Siedepunkt von Wasser bei 100°C und den Gefrierpunkt bei 0°C in Uppsala definiert. Vielleicht war es der schwedischer Naturforscher Carl Linnaeus (Carl von Linné) auf den dies zurück geht - vgl. hierzu folgender englischer Text auf der Webseite der Universität Uppsala: Linnaeus Thermometer

Bis in das 20. Jahrhundert sagte man zur Skala "Centigrad- / Centesimalgrad-Skala". Weniger gebräuchlich war Grad Celsius.
(Im englischen / amerikanischen Sprachgebrauch ist es auch heute noch "degrees centigrade").
Erst im Jahr 1948 wurde die Temperaturskala von der 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht in Paris in Gedenken an Anders Celsius in Celsius-Skala umbenannt. Es wird berichtet, dass die Konferenz die Centigrad-Skala nach Celsius benannte auf Grund Jöns Jakob Berezelius sehr bekannten Lehrbuch der Chemie aus dem 19. Jhd. - s. Seite 502 unten bei Google Books: Berezelius Lehrbuch der Chemie bei Google Books

Vielleicht ist also ein deutsches Lehrbuch der Chemie daran "Schuld", dass wir heute Grad Celsius und nicht Grad Linné bzw. Grad Linnaeus oder Grad Eckström, Grad Strömer oder Grad Christin sagen: Celsius Thermometer (Uppsala)

Diese Ideen sind auch sehr schön in einem YouTube-Video zusammengefasst (engl. mit dt. Untertiteln):
Video: Celsius didn't invent Celsius (YouTube).
Es setzt allerdings gute Englischkenntnisse voraus um zuzuhören, bzw. eine gute Vorbereitung, um den Untertiteln folgen zu können.