Temperaturmessverfahren - Wissenswertes aus der Thermodynamik

Im Alltag werden meist Ausdehnungsthermometer verwendet

• Sie werden sicherlich noch aus dem Physikunterricht zu Schulzeiten wissen, dass sich fast alle Stoffe ausdehnen, wenn sie erwärmt werden und zusammenziehen, wenn man sie abkühlt. Diese Gesetzmäßigkeit macht man sich bei Ausdehnungsthermometern zunutze, etwa beim klassischen Quecksilberthermometer für den Außenbereich. Das flüssige Quecksilber dehnt sich aus, wenn es wärmer wird, und nimmt daher mehr Platz in dem Glasröhrchen ein, in dem es sich befindet. Das Röhrchen ist dabei so geeicht, dass die Grenze der Ausdehnung der gegenwärtigen Temperatur entspricht.
• Noch genauer - und vor allem für einen größeren Temperaturbereich einsetzbar - sind Gasthermometer. Hier macht man sich die Eigenschaft von Gasen zunutze, sich im Verhältnis zum Temperaturanstieg linear auszubreiten. Gemessen wird dann letztlich der Gasdruck mittels eines Manometers. Dieser lässt jedoch zuverlässige Rückschlüsse auf die Ausdehnung und damit die Temperatur des Gases zu.
• Ein Temperaturmessverfahren, das vor allem auch bei tiefsten Temperaturen, in der Nähe des absoluten Nullpunkts, angewandt werden kann, ist die Temperaturbestimmung über Dampfdruck. Dieser entsteht, sobald in einem geschlossenen System ein Stoff sowohl in flüssiger Form als auch gasförmig vorliegt. Erhöht man die Temperatur, vergrößert sich der Gasanteil und der Druck steigt. An der Intensivität des Drucks lassen sich die Verdampfungsrate und somit die Temperatur der Flüssigkeit bestimmen.
• Bei elektrischen Geräten werden in aller Regel Bimetallthermometer verwendet. Hierbei handelt es sich um zwei miteinander verbundene Metallstreifen unterschiedlicher Materialien. Werden die Streifen erwärmt, dehnen sie sich unterschiedlich stark aus. Die Stärke der Ausdehnung ermöglicht direkte Rückschlüsse auf die Temperatur.

Einige Temperaturmessverfahren sind etwas ausgefeilter

Die bisher vorgestellten Thermometer hatten gemein, dass sie alle einen Stoff beinhalteten, der mit der zu messenden Temperatur in Berührung kam. In der Praxis werden solche Temperaturmessverfahren oft angewendet, es gibt aber auch Alternativen:

• Wenn Sie einmal die Isolierung Ihres Eigenheims haben testen lassen, wird ein Mensch das Haus mit einer Wärmebildkamera untersucht haben. Hierbei handelt es sich um eine Variante eines sogenannten Pyrometers. Ein solches misst die Wärmestrahlung, die ein Objekt aussendet und ermöglicht so eine Messung über Distanz.
• Im Bereich der Astronomie bedient man sich noch anderer Methoden. Man zeichnet auf, in welchen Wellenlängen ein stellares Objekt Strahlung aussendet. Je energiereicher die Strahlung, desto heißer muss das Objekt sein. So kann man sich beispielsweise sicher sein, dass ein Objekt, welches Gammastrahlung aussendet, über 100 Millionen Grad Kelvin heiß sein muss.