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Eichung eines Thermometers - die Physik macht das so

Wer kennt nicht das berühmte Experiment aus dem Physikunterricht, bei dem es um die Eichung eines Thermometers ging? Tatsächlich ist das mit kochendem Wasser und Eis möglich. Es gibt jedoch weitere sog. Temperaturhaltepunkte.

Fahrenheit und Celsius - zwei bekannte Temperaturskalen
Fahrenheit und Celsius - zwei bekannte Temperaturskalen

Eichung eines Thermometers - einfach mit Wasser

Die Idee hinter diesem Experiment ist, sog. Temperaturhaltepunkte zur Eichung eines Thermometers zu benutzen.

  • Die Celsius-Skala beispielsweise beruht auf zwei ganz bekannten und markanten Punkten für Wasser, nämlich seinem Siedepunkt und seinem Schmelz- bzw. Gefrierpunkt.
  • Der schwedische Physiker Anders Celsius schlug im Jahr 1742 genau diese beiden Temperaturpunkte zur Eichung eines Thermometers vor (allerdings kurioserweise gerade umgekehrt).
  • Erst später wurde dem Siedepunkt der Wert 100 °C und dem Gefrierpunkt der Wert 0 °C zugeordnet.
  • Das Experiment gelingt relativ einfach, wenn auch nicht sehr genau. Eine Flüssigkeit (beispielsweise eine Mischung diverser Alkohole) wird in ein sehr dünnes Glasröhrchen gefüllt und dann nacheinander in Eiswasser bzw. kochendes Wasser gehalten.
  • Die beiden Flüssigkeitsstände werden jeweils markiert und der Abstand in 100 Einheiten aufgeteilt - fertig! Gut vorbereitete Lehrer zeigen diesen Versuch in ihrem Unterricht.

Die Physik kennt weitere Temperaturhaltepunkte

Tatsächlich gibt es im weiten Temperaturbereich unzählige weitere Temperaturhaltepunkte, bei denen andere chemische Elemente oder deren Verbindungen ausgenutzt werden.

  • Die in den USA heute noch benutzte Fahrenheit-Temperaturskala beispielsweise geht auf den Physiker Gabriel Fahrenheit zurück. Er verwendet zur Eichung seines damaligen Quecksilberthermometers eine sog. Kältemischung, die aus Eis, Wasser und Salmiak bestand und die damals tiefst mögliche Temperatur aufwies. Er legte diese Temperatur (-17,78 °C) kurzerhand als Temperaturnullpunkt seines Thermometers fest: 0 °F (sprich: Null Grad Fahrenheit).
  • Ein interessanter Punkt für das Eichen eines Thermometers und auch für ein sog. Temperaturnormal ist der Tripelpunkt des Wassers. Nur bei einer einzigen Temperatur (bei 0,01 °C) liegt Wasser nämlich in allen drei Aggregatzuständen (fest, flüssig, gasförmig) gleichzeitig (!) vor.
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