12 21.4 Kälter geht’s nicht! Temperatur und Temperaturmessung Wie misst man Temperaturen? Welcher Zusammenhang besteht zwischen Temperatur und Wärmeenergie? Und gibt es eine höchste und tiefste Temperatur? Tauche eine Hand in kaltes und die andere in warmes Wasser und lass sie einige Sekunden dort (B 21.25). Was kannst du spüren, wenn du dann beide Hände gleichzeitig in lauwarmes Wasser gibst? Leite daraus ab, ob mit den Händen eine exakte Temperaturbestimmung möglich ist. Die Arbeitswiese eines Flüssigkeitsthermometers kannst du mit einfachen Mitteln nachvollziehen (B 21.26). Befülle eine Glasflasche komplett mit Wasser und gib ein paar Tropfen Tinte dazu. Bohre ein Loch in den Schraubverschluss, stecke einen Strohhalm durch und dichte mit Klebestoff ab. Wenn du die Flasche nun ins warme Wasser tauchst, kannst du beobachten, wie die Flüssigkeit ansteigt. 1 L In B 21.27 siehst du drei moderne Möglichkeiten zur Temperaturmessung. Überlege, wie diese Messungen funktionieren könnten, was die Vor- und Nachteile sind und wo man sie einsetzt. B 21.27 Drei moderne Möglichkeiten zur Temperaturmessung Diskutiere mit deiner Nachbarin oder deinem Nachbarn mit Hilfe der ungeordneten Bewegungsenergie aus Kap. 21.3, ob Temperaturen beliebig tief sein können. A 14 kalt lauwarm warm B 21.25 Was spürst du im lauwarmen Wasser? A 15 B 21.26 Ein einfaches Flüssigkeitsthermometer A 16 Bimetal-Spirale Laserstrahl zum Anvisieren a b c A 17 Denk noch einmal an den Tonklumpen in A 5 (S. 8). Durch den Aufprall beginnen die Atome und Moleküle heftiger zu schwingen (B 21.28 b). Diese ungeordnete Bewegungsenergie ist die Wärmeenergie. Der Tonklumpen bekommt also eine etwas höhere Temperatur, wenn er auf den Boden fällt. Man kann daraus ableiten: Je größer die ungeordnete Bewegungsenergie, desto wärmer ist ein Gegenstand und desto höher seine Temperatur. Die Temperatur ist also immer ein indirektes Maß dafür, wie heftig sich die Atome und Moleküle im Inneren bewegen. Damit man aber nicht immer die Stärke der Teilchenbewegung einzeichnen muss, werden wir ab jetzt gewissermaßen den üblichen „Farbcode“ verwenden: Wenn etwas kälter ist, dann wird es blau dargestellt, wenn es wärmer ist, dann rot (B 21.28). B 21.28 Derselbe Vorgang wie in B 21.11 (S. 8), aber diesmal zusätzlich mir Farben dargestellt. Du kannst die Temperatur eines Objekts grob mit der Hand bestimmen. Das Temperaturempfinden hängt aber zum Beispiel davon ab, wo sich die Hände vorher befunden haben ( A 14 ). Auf die Hand aus dem kalten Wasser wirkt das lauwarme angenehm warm, auf die andere unangenehm kalt. Außerdem fühlen sich Metalle kühler an als andere Stoffe. Das werden wir uns in Kap. 22.1 noch genauer ansehen. Das Temperaturempfinden ist also nicht sehr zuverlässig! In der Physik arbeitet man aber wissenschaftlich und will daher die Temperatur ganz exakt messen. Deshalb hat man Temperaturskalen entwickelt. Für jede Temperaturskala braucht man zwei Fixpunkte und man muss festlegen, wie viel Grad dazwischen sind. Bei der heute üblichen Celsius-Skala hat man den Schmelzpunkt von Eis mit 0 °C festgelegt und den Siedepunkt von Wasser mit 100 Grad (B 21.29; T 21.1). a kälter = niedrigere Temperatur kalt warm weniger Teilchenbewegung wärmer = höhere Temperatur mehr Teilchenbewegung b a 0°C 100°C b B 21.29 So sind heute bei der Celsius-Skala 0 °C und 100 °C festgelegt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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