
Temperatur (Teil II)
Warm oder Kalt – erst Thermometer ermöglichen eine objektive Temperaturmessung
Das Wohlbefinden eines Menschen wird maßgeblich durch seine Umgebungstemperatur bestimmt. Mit Hilfe spezieller Sinnesorgane kann der Mensch Wärme und Kälte wahrnehmen und dadurch die körpereigene Temperatur regeln. Die Temperaturempfindung der Menschen ist bekannterweise sehr subjektiv. Wann also ist ein Körper kalt, oder ab wann ist er warm oder sogar heiß? Mit der Definition der Temperatur und vor allem mit der Messung durch Thermometer wurde die subjektive Wärmeempfindung der Menschen ersetzt.

Celsius- und Fahrenheit-Skala
Die weltweit gebräuchlichste Temperaturskala wurde von Anders Celsius eingeführt.
Temperatur und Wärme sind zwei Begriffe, die in der Alltagssprache oft synonym verwendet werden. In der Physik haben diese Begriffe jedoch ganz unterschiedliche Bedeutungen. Die Temperatur ist definiert als eine massenunabhängige Zustandsgröße, die den Durchschnitt der kinetischen Energie aller Teilchen angibt. Die Einheit hierfür ist Kelvin [K]. Während die Wärme die Summe der Energien aller Teilchen ist und somit die Einheit Joule [J] hat. Im Gegesatz zur Temperatur ist diese masseabhängig, aber mit der Temperatur über die Wärmekapazität verbunden. Im physikalischen Sinne ist deshalb 100 mL Wasser von 20°C «wärmer» als 50 mL des selben Wassers, obwohl beide die gleiche Temperatur haben.
Temperaturskalen
Um Temperaturen quantitativ zu erfassen, benötigt man eine Temperaturskala. Diese kann durch mindestens zwei willkürlich wählbare Eichpunkte, die auch Fixpunkte genannt werden, festgelegt werden. Durch diese Willkür sind unterschiedliche Temperaturskalen entstanden, von denen heute noch drei in Gebrauch sind. Die bei uns im Alltag am häufigsten verwendete Skala ist die bekannte Celsius-Skala [°C] . In den angelsächsischen Ländern wird dagegen häufig die Fahrenheit-Skala [°F] benutzt. Wissenschaft und Technik bedienen sich neben der Celsius- vor allem der Kelvin-Skala [K], die ihren Nullpunkt bei der tiefsten theoretisch denkbaren Temperatur, dem absoluten Nullpunkt, hat. 1
Methoden zur Temperaturmessung
Viele physikalische Eigenschaften eines Körpers oder eines physikalischen Systems, wie z.B. Volumen, Druck oder elektrischer Widerstand, sind eindeutig von der Temperatur abhängig und können deshalb zur Temperaturmessung eingesetzt werden.
Celsius-Skala
Diese weltweit gebräuchlichste Temperaturskala wurde im Jahre 1742 von dem schwedischen Astronomen Anders Celsius eingeführt. Dabei wird der Gefrierpunkt des Wassers als 0 Grad und der Siedepunkt als 100 Grad festgelegt. Der Abstand zwischen dem Eispunkt und dem Siedepunkt (Temperaturfixpunkte) wird dabei in 100 gleiche Teile geteilt (Fundamentalabstand). Ein solcher Teil heißt Grad (= 1 °C). Die höchste bisher auf der Erde gemessene Lufttemperatur (San Luis Potosi, Mexiko) betrug +58 °C, die niedrigste (Wostok, Antarktis) lag bei -88°C. 4
Messung durch Kontakt
Die meisten bekannten Thermometer, wie z. B. Quecksilber oder Alkoholthermometer müssen in Kontakt mit dem Messobjekt gebracht werden, d. h. sie müssen es berühren. Der übliche Arbeitsbereich reicht von -100–1500 °C. 2 Bei Messungen mit massebehafteten Sensoren ist besonders die Wärmeleitung zu berücksichtigen. Man muss genügend lange warten, bis diese Temperaturangleichung im Rahmen der gewünschten Messgenauigkeit eingetreten ist. Andererseits können dabei andere Einflüsse wirksam werden, z.B. Wärmestrahlung oder eigener Atem. Die Messgenauigkeit wird bei den feinsten Methoden durch die Brownsche Molekularbewegung begrenzt, bei der Lufttemperatur aber meist durch lokale Turbulenzen. Die Temperaturerfassung durch Kontakt ist im Wesentlichen in drei Teilbereiche aufgeteilt:
- mechanisch – Thermometer,...
- elektrisch – Thermoelemente,...
- erfahrungsgestützt – tabellierte Stoffdaten,... 3
Kontaktlose Temperaturmessung
Die kontaktlose Temperaturmessung ist die bevorzugt eingesetzte Technik zur Messung kleiner, bewegter oder unzugänglicher Objekte in dynamischen Prozessen, die ein schnelles Ansprechverhalten erfordern sowie bei Temperaturen über 1000 °C. 2 Mit Hilfe eines Pyrometers wird die Wärme(Infrarot)- strahlung gemessen. Durch diese ist auch eine Thermografie möglich, also eine Farbanzeige oder Hell-Dunkel Darstellung der Temperatur von Flächen und Räumen. Eine weitere Art der Temperaturmessung durch elektromagnetische Strahlung auch anderer Wellenlängenbereiche bieten sogenannte Bolometer. 3
Wärmeleitung und Temperaturempfinden
Stehen zwei Körper unterschiedlicher Temperatur in Wärmekontakt, so wird nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik solange Energie vom wärmeren zum kälteren Körper übertragen, bis beide im thermischen Gleichgewicht stehen und die gleiche Temperatur angenommen haben. Es gibt dabei drei Möglichkeiten der Wärmeübertragung:
- Wärmeleitung
- Konvektion
- Wärmestrahlung
Der Mensch kann Temperaturen nur im Bereich um 30 °C fühlen. Genau genommen nimmt man nicht Temperaturen wahr, sondern die Größe des Wärmestroms durch die Hautoberfläche, weshalb man auch von einer gefühlten Temperatur spricht. 3
Celsius Temperaturen verschiedener Objekte im Vergleich

Sonnenkorona
Die Sonnenkorona ist die
sehr
dünne "Atmosphäre" der Sonne,
deren
schwaches
Leuchten
man
freiäugig nur bei einer
totalen
Sonnenfinsternis sieht.
Temperatur [°C] | Objekt |
---|---|
> 1.000.000 | Sonnenkorona |
30.000 | Chromosphäre der Sonne |
7.000 | Erdkern |
5.800 | Oberfläche der Sonne |
3.000 | Flamme eines Schweißbrenners |
2.500 | Glühdrähte der Lampen |
700 - 1.250 | Magma |
950 | Flamme eines Gasherdes |
800 | Streichholzflamme |
230 | Bügeleisen |
36-37 | Körpertemperatur |
-78,5 | Trockeneis |
-273,15 | absoluter Nullpunkt |
Quellennachweis
19 Kommentar(e)
Temperatur Teil-II
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