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Temperatur

Skripte
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Temperatur

Einführung

Du hast doch bestimmt bereits beobachtet, dass wenn man eine Herdplatte anschaltet, sie im Laufe der Zeit immer wärmer wird. Zu Beginn kann man noch mühelos die Hand darauflegen, aber mit der Zeit wird die Herdplatte immer heißer. Nun gibt die Temperatur an, wie heiß diese Herdplatte ist.

Was ist die Temperatur?

Die Temperatur wird im alltäglichen Gebrauch dazu verwendet, um zu sagen wie warm oder kalt ein Körper ist. Bei einem Körper kann es sich hierbei um eine Flüssigkeit, einen festen Körper oder um ein Gas handeln. In der Physik wird die Temperatur nun etwas genauer definiert. Die Temperatur ist eine physikalische Größe und bezeichnet die Heftigkeit der Bewegungen der kleinsten Teilchen in einem Körper. Somit gibt die Temperatur die kinetische Energie der kleinsten Teilchen in einem Körper an.
Es gilt, umso schneller sich die Teilchen in einem Körper bewegen, desto höher ist dessen Temperatur.

Messung der Temperatur

Beim Empfinden der Temperatur eines Körpers ist jeder Mensch sehr subjektiv und abhängig vom Umfeld, indem er sich befindet. Beispielsweise empfindet ein Mensch, der den ganzen Tag in der heißen Sonne lag das Wasser im Schwimmbecken als kälter als jemand der sich gerade kalt abgeduscht hat. Deshalb wird zum Messen der Temperatur ein objektives Gerät verwendet.

Thermometer

Eine Möglichkeit zu messen wie hoch die Temperatur ist, ist das Thermometer. Es besteht aus einem kleinem Glasrohr in dem sich eine Flüssigkeit, früher meist Quecksilber und heutzutage meist Alkohol befindet. Steigt die Temperatur in dem Glasrohr nun durch äußere Einflüsse an, dehnt sich die Flüssigkeit gleichmäßig zum Temperaturverlauf oder auch linear im Glasrohr aus. Sinkt die Temperatur im Glasrohr zieht sich die Flüssigkeit wieder zusammen. Durch eine entsprechende Skala auf dem Glasrohr kann man nun die Temperatur ablesen.

Temperaturskalen

In der Physik verwenden wir meist die Temperaturskalen Celsius und Kelvin.
Abb. 1: Temperaturskalen
Abb. 1: Temperaturskalen
Für das Betrachten der Skalen gehen wir davon aus, dass wir uns in der Umgebung auf der Erde befinden, also alle Stoffe dem Normaldruck auf der Erde ausgesetzt sind. In der Celsius Skala entspricht die Temperatur, bei der Wasser gefriert, $0\,°\text{C}$ und die Temperatur, bei der Wasser anfängt zu kochen, $100\,°\text{C}$. Die Temperaturen dazwischen sind linear in Abschnitte unterteilt. Auch Temperatur darüber und darunter können damit bestimmt werden.
Die Kelvin Skala hat die gleiche Unterteilung wie die Celsiusskala. Allerdings ist sie um etwa $273\,^{\circ}\text{C}$ verschoben. $0\,\text{K}$ entspricht dem absoluten Nullpunkt, das ist die tiefstmögliche Temperatur. Dementsprechend gefriert Wasser bei $273\,\text{K}$ und kocht bei $373\,\text{K}$.
Es gibt weitere Temperaturskalen wie die Fahrenheit Skala, die in den USA noch Verwendung findet.

Umrechnung von Celisus/Kelvin

Von Celsius nach Kelvin rechnet man nach folgender Formel um:
  • $\text{Kelvinwert} = \text{Celsiuswert}+273$
  • Von Kelvin nach Celsius rechnet man nach folgender Formel um:
  • $\text{Celsiuswert} = \text{Kelvinwert}-273$
  • Bildnachweise [nach oben]
    [1]
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