Big Bang 3, Schulbuch

9 16.3 Temperatur und Temperaturmessung In der Physik will man aber die Wärme ganz exakt messen und hat daher Temperaturskalen entwickelt. Je wärmer ein Gegenstand, desto größer die ungeord- nete Bewegungsenergie und desto höher seine Tem- peratur ( B 16.16 ). Für jede Temperaturskala braucht man zwei Fixpunkte und man muss festlegen, wie viel Grad dazwischen sind. Bei der Celsius-Skala hat man den Schmelzpunkt von Eis mit 0 Grad festgelegt und den Siedepunkt von Wasser mit 100 Grad ( B 16.17 ). Diese Einteilung ist voll- kommen willkürlich . Man könnte es auch ganz an- ders machen – und das hat man auch. Von diesen an- deren Skalen haben sich zwei erhalten: Fahrenheit und Kelvin ( B 16.20 und Tab. 16.1 ). Die Fahrenheit- Ska- la wird vor allem in den USA verwendet und ist für uns ziemlich gewöhnungsbedürftig. Die Kelvin-Skala wird in Physik und Technik verwendet. Es ist die elegantes- te und schlüssigste Skala! Warum? Wie heiß war der Big Bang? Auf der Oberfläche eines roten Zwergsterns ( B 16.18 ) hat es etwa 3000 °C, auf der Sonnenoberfläche 6000 °C, und ein blauer Riesenstern hat sogar 10.000 °C. Innen drinnen sind diese Sterne einige Milliarden °C heiß und ganz kurz nach dem Urknall (Big Bang) hatte es im Universum 10 Quintillionen °C, also 10 32  °C. Da möchte man nicht live dabei gewesen sein! Es gibt keine höchste Temperatur , weil die Bewegung der Teilchen im Prinzip beliebig anwachsen kann ( A12 ; 1  Info: Wie heiß war der Big Bang? ). Man kann Dinge aber nicht beliebig stark abkühlen . Warum? Je kälter, desto geringer die Bewegung der Teilchen, B 16.17 Die Sonne im Vergleich mit einem roten Zwergstern (1/10 der Sonnenmasse) und zwei blauen Riesensternen (8 und 265 Sonnenmassen) B 16.18 bis sich diese bei einer bestimmten Temperatur gar nicht mehr bewegen ( B 16.19 ). Kälter geht‘s nicht! Diese tiefste aller Temperaturen nennt man den ab­ soluten Nullpunkt, 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 Minusgrade hat ( B 16.20 ). Null Kelvin, null Teilchen- bewegung! Skala Fahrenheit Celsius Kelvin Erfinder Daniel Fahrenheit Anders Celsius William Thomson („Lord Kelvin“) Jahr um 1720 1742 1848 Fixpunkt 1 Körpertempe- ratur Mensch 100 °F Siedepunkt Wasser 100 °C Tripelpunkt des Wassers 273,16 K Fixpunkt 2 Kältemi- schung 0 °F Schmelzpunkt Eis 0 °C absoluter Nullpunkt 0 K sprich Grad Fahren- heit Grad Celsius Kelvin Je geringer die Teilchenbewegung, desto geringer die Wärme, desto niedriger die Temperatur eines Gegenstandes. Am absoluten Nullpunkt bewegen sich die Teilchen gar nicht mehr. Das ist gleichzeitig der Nullpunkt der Kelvin-Skala . Absoluter Nullpunkt = keine Bewegung der Teilchen B 16.19 Einige gerundete Vergleichswerte der einzelnen Temperaturskalen bei normalem Luftdruck B 16.20 Die drei wichtigsten Temperaturskalen im Vergleich T 16.1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv