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Wie funktioniert ein Thermometer?

Thermometer gibt es seit dem frühen 18. Jahrhundert. TK-Logo hat nachgeforscht, wer damals überhaupt auf die pfiffige Idee kam, die Temperatur zu messen und wie sich moderne von klassischen Geräten unterscheiden.

Elektronisches Fieberthermometer

Der Begriff Thermometer kommt aus dem Griechischen. "Thermo" steht für Wärme oder Hitze, "meter" steht für "messen". Ein Thermometer misst die Temperatur - zum Beispiel in der Luft, im Wasser oder dem Körper. Das Thermometer vor dem Fenster misst, wie kalt oder warm es draußen ist. Das Bratenthermometer lässt erkennen, wann der Schweinebraten im Backofen gar ist. Das blaue Plastikthermometer in Fischform zeigt an, ob das Badewannenwasser zu heiß ist. Mittlerweile gibt es sogar Schnullerthermometer. Eltern messen damit bei ihrem Baby Fieber, ohne dass es das mitbekommt.

Wie ist ein klassisches Thermometer aufgebaut?Es verfügt über...

...ein Glasröhrchen, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Das Glasröhrchen ist luftdicht verschlossen.
...eine Messspitze, die vor allem bei Fieberthermometern manchmal flexibel ist. Das macht das Messen im Po weniger unangenehm.
...einen Messbereich mit einer Skala. Sie ist je nachdem, was gemessen wird, unterschiedlich eingeteilt und zeigt hierzulande die Temperatur in Grad Celsius an.

Bei einigen Geräten, wie zum Beispiel bei Außenthermometern, reicht die Skala vom Minus- bis in den Plusbereich. Schließlich sinkt die Lufttemperatur im Winter ja oft unter null Grad. Bei Fieberthermometern geht die Skala nur von 35 bis 44 Grad Celsius. Denn selbst bei schwer kranken Menschen bewegt sich die Körpertemperatur normalerweise in diesem Bereich.

Das kleinste Thermometer... Vor wenigen Jahren haben Wissenschaftler an der Universität Kassel ein Mini-Thermometer entwickelt. Es ist dünner als ein Haar und misst dennoch extrem genau. Eingesetzt wird das Thermometer auf Mikrochips. Das Thermometer dient dort als eine Art Alarm für defekte Chips. Kommt es auf den Chips zu Störungen, fließt dort mehr Strom, die Temperatur erhöht sich und wird von dem Mini-Thermometer bemerkt.

Wie funktioniert ein Thermometer?

Nehmen wir als Beispiel ein klassisches Thermometer, mit dem Du die Außentemperatur messen kannst. Es besteht aus einem Glasbehälter, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, und einer Skala mit Strichen und Zahlen. Wird es wärmer, erwärmt sich auch die Flüssigkeit in dem Glasröhrchen. Sie dehnt sich aus und steigt im Glasrohr auf. Die Temperatur lässt sich an der angrenzenden Skala ablesen. Bei Kälte geschieht das Gegenteil: Die Flüssigkeit zieht sich zusammen und sinkt im Glasrohr nach unten.

Je nach Art des Thermometers unterscheiden sich die Flüssigkeiten. Bei einem Außenthermometer ist zum Beispiel Alkohol enthalten. Anders als Wasser gefriert es bei Minusgraden nicht. Außerdem dehnt es sich bei Wärme stark aus und macht Temperaturunterschiede gut deutlich.

In Fieberthermometern war lange Zeit Quecksilber enthalten. Da es jedoch giftig ist, dürfen Apotheken seit kurzem in ganz Europa nur noch elektronische Thermometer verkaufen. Sie haben eine metallene Spitze, die im Innern mit einem Metalldraht verbunden ist. Je höher die Körpertemperatur, desto wärmer wird das Metall. Ein Mini-Computer im Innern des Thermometers misst die Temperatur des Metalls und errechnet daraus die Körpertemperatur.

Ein klassisches Außenthermometer

Galilei erfand das erste Thermometer

Das erste Thermometer hat Galileo Galilei erfunden. Er lebte 1564 bis 1642 und beobachtete, dass eine Flüssigkeit sich ausbreitet beziehungsweise zusammenzieht, wenn die Temperatur sich ändert. Galilei machte sich das Prinzip zunutze und entwarf ein erstes, einfaches Thermometer. Mitte des 17. Jahrhunderts folgte dann das erste luftdicht verschlossene Modell. Der deutsche Physiker Gabriel Fahrenheit erfand das Alkohol- und auch das Quecksilberthermometer.

Außerdem stellte Fahrenheit die erste und nach ihm benannte Temperaturskala auf. Als Nullpunkt legte der Physiker die tiefste Temperatur fest, die er erzeugen konnte. Er mischte Eis, Wasser und das Salz Salmiak und erreichte so -17,78 Grad Celsius. Fahrenheit definierte diese Temperatur als null Grad Fahrenheit. Schließlich legte er den Gefrierpunkt und den Siedepunkt des Wassers als Fixpunkte fest. Der Punkt auf der Skala, bei dem aus Wasser Eis wird, sollte nach seinem Willen künftig immer bei 32 Grad Fahrenheit liegen (Gefrierpunkt des Wassers). Den Siedepunkt des Wassers legte er auf der Skala bei 212 Grad Fahrenheit fest. Der Siedepunkt beschreibt die Temperatur, bei der Wasser kocht. Eine normale Körpertemperatur von 37,7 Grad Celsius liegt auf etwa 100 Grad Fahrenheit (99,86 Grad Fahrenheit).

Temperaturmessung in Grad Celsius

Auch heute wird die Fahrenheitskala noch verwendet, zum Beispiel in den USA. Doch in den meisten Ländern hat sich die so genannte Celsiusskala als Maßeinheit durchgesetzt. Der schwedische Astronom Anders Celsius hat sie Mitte des 18. Jahrhunderts entwickelt.
Die Celsiusskala gibt den Gefrierpunkt bei 0 Grad Celsius und den Siedepunkt bei 100 Grad Celsius an. Diese Einheit kommt Dir bekannt vor? Kein Wunder, denn auch in Deutschland messen wir bis heute die Temperatur in Grad Celsius.

Wenn Du künftig mal in den USA im Urlaub machst, brauchst Du Dich also nicht über hohe Gradzahlen zu wundern. Angenommen, das Thermometer zeigt eine Lufttemperatur von 65 Grad an. Wäre Celsius gemeint, würde das eine unerträgliche Hitze bedeuten. Doch 65 Grad Fahrenheit entsprechen gerade mal etwas über 18 Grad Celsius. Berechnen kannst Du das übrigens nach einer Formel:

Fahrenheit = (Celsius x 9 : 5 ) + 32
Celsius = (Fahrenheit - 32) x 5 : 9

Oder Du merkst Dir ein paar Eckwerte: