Big Bang 2, Schulbuch

79 10.3 Temperatur und Temperaturmessung Du hast dich an diese Einteilung von Kindesbeinen an gewöhnt, und sie ist dir in Fleisch und Blut überge­ gangen – aber sie ist vollkommen willkürlich . Man könnte es auch anders machen – und das hat man auch. Von diesen anderen Skalen habe sich zwei er­ halten: Fahrenheit und Kelvin ( B 10.24 ). Fahrenheit werden vor allem in den USA verwendet und sind für uns gewöhnungsbedürftig. Deine Körpertemperatur beträgt zum Beispiel beeindruckende 100 °F. Die Kelvin-Skala wird in Physik und Technik verwendet. Es ist die eleganteste und schlüssigste Skala! Warum? Gerundete Vergleichswerte der einzelnen Temperatur­ skalen bei normalem Luftdruck (siehe Kap. 11.1 ) B 10.24 Es gibt keine höchste Temperatur , weil die Energie der Teilchen beliebig groß werden kann ( A14 ). Im Inne- ren der Sonne hat es 16 Millionen °C, in einem blauen Riesenstern (siehe B 9.17 , S. 69 ) einige Milliarden °C und ganz kurz nach dem Urknall hatte es im Universum 10 Quintillionen °C – das ist ein 1er mit 32 Nullen! Da möchte man nicht live dabei gewesen sein! Absoluter Nullpunkt = keine Bewegung der Teilchen B 10.25 Man kann Objekte also beliebig heiß machen, aber man kann sie nicht beliebig stark abkühlen . Warum? Je kälter etwas wird, desto geringer werden die Teil- chenbewegungen, bis sich diese bei einer bestimmten Temperatur gar nicht mehr bewegen ( B 10.25 ). Kälter geht’s dann logischer Weise nicht mehr. Diese tiefste aller Temperaturen nennt man den absoluten Null­ punkt, und er liegt bei bitterkalten –273 °C (exakt sind es –273,15 °C). Die Kelvin-Skala fängt beim absoluten Nullpunkt an, weshalb sie als einzige keine Minus­ grade hat ( B 10.24 ). Null Kelvin, null Bewegung! Die Kelvin-Skala ist im Prinzip eine um 273° verschobene Celsius-Skala. Womit misst man die Temperatur? Im Alltag werden oft Flüssigkeits-Thermometer verwendet ( B 10.23 ). Da- bei dehnt sich gefärbter Alkohol aus und klettert ein Röhrchen hinauf. Auch das Glas dehnt sich ein wenig, aber weniger als die Flüssigkeit. Sonst würde dieses Thermometer nicht funktionieren ( A17 ). Robust und beliebt sind Bimetall-Thermometer , die auf der unter- schiedlichen Ausdehnung zweier Metalle beruhen. Um den Effekt zu erhöhen, wickelt man diese zu einer Spirale auf ( B 10.26 a ). Immer häufiger werden auch elektronische Thermometer eingesetzt , etwa bei der Fiebermessung ( b ). In diesen wird durch die Wärme ein kleiner Stromfluss erzeugt, der dann in eine Tem- peratur „übersetzt“ wird. B 10.26 Ein wenig wie Science-Fiction wirken die pistolen­ förmigen Strahlungs-Thermometer ( B 10.26 c ). Diese bestimmen die Temperatur auf Grund der Wärme­ strahlung der Objekte ( Kap. 10.1 ). Mit solchen Thermo- metern misst man berührungslos aus der Entfernung. Damit man die richtige Stelle trifft, verfügen sie zum Anvisieren über einen Laserstrahl. Ein Wärmebild vom All In B 10.27 siehst du ein Wärmebild vom Universum . Die Technik dahinter ist zwar viel komplizierter als bei einem normalen Wärmebild ( B 10.19 ), beruht aber auf demselben Prinzip: Man misst die Wärmestrahlung an einer bestimmten Stelle, berechnet die Temperatur und ordnet eine Farbe zu. Das Bild ist der farbenfrohe Be- weis, dass das All trotz gähnender Leere eine Tempera­ tur hat ( A12 ), nämlich frostklirrende –270 °C (exakt sind es −270,425 °C oder 2,725 K). Es gibt nur klitze­ kleine Schwankungen von ±0,0002 K! Ein Wärmebild vom All – oder eigentlich ein „Kältebild“ B 10.27 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Ve lags öbv