Temperatur und ihre Skalen

Die Temperatur eines Stoffes geht physikalisch gesehen auf die ungeordnete Teilchenbewegung zurück. Je schneller sie sich bewegen, desto wärmer ist ein Körper oder Gas. In Wetterprognosen wird standardmäßig die Temperatur 2 m über dem Boden angegeben.

Diese Einheit findet ausschließlich im angloamerikanischen Maßsystem Verwendung. Lustigerweise war der Initiator dieser Temperaturskala der deutsche Physiker und Erfinder Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 – 1736). Zur Definition seiner Einheit legte er einfach folgende 2 Fixpunkte fest.

• Die kälteste Temperatur die er erreichen konnte waren -17,8 °C mittels einer Mischung aus Eis, Wasser und Salz. Diese Temperatur definierte er als 0 °F.
• Die Körpertemperatur des gesunden Menschen definierte er mit 100 °F.

Auch wenn die Wahl dieser Fixpunkte auf den ersten Blick gut erscheinen mag, ist sie naturwissenschaftlich gesehen leider sehr willkürlich. Mit der Fahrenheitskala kann in der Physik und Meteorologie leider absolut nicht gerechnet werden.

Die Umrechnung von °F in °C lautet wie folgt: T[°C] = 5/9 * ( T[°F] – 32 )

Die Einheit Grad Celsius findet nahezu überall auf der Erde Anwendung wo die Temperatur nicht in °F angegeben wird. Sie geht auf den schwedischen Mathematiker und Physiker Anders Celsius (1701 – 1744) zurück. Genau wie bei Fahrenheit hat auch er seine Temperaturskala mittels zweier Fixpunkte definiert:

• Den Gefrierpunkt von Wasser mit 100 °C.
• Den Siedepunkt von Wasser auf Meereshöhe mit 0 °C.

Es handelt sich hier nicht etwa um einen Tippfehler, sondern Celsius definierte seine Skala tatsächlich genau anders herum, als sie heute in Gebrauch ist. Carl von Linné brachte die Grenzen in die heute verwendete Form.

Leider kann auch mit dieser Skala nur begrenzt gerechnet werden. Lediglich wenn in einer Formel ein Temperaturunterschied einzusetzen ist, kann man diesen in °C berechnen. Aussagen wie: „Gestern hatte es 1 °C, heute hat es 2 °C, es ist heute also doppelt so warm!“, sind physikalischer Humbug.

Kelvin (fälschlicher Weise oft Grad Kelvin genannt) stellt die einzige Einheit der Temperatur dar, mit der die Welt der Physik grenzenlos rechnet. Sie geht auf den Britischen Physiker Lord Kelvin (1824 – 1907) zurück. Sein Fixpunkt ist beim sogenannten „absoluten Nullpunkt“ gesetzt. Wie eingangs erwähnt geht Temperatur auf Teilchenbewegung zurück. Der absolute Nullpunkt ist jene Temperatur, die erreicht werden würde, wenn die Teilchen stillstehen. Dies wäre umgerechnet bei -273,15 °C der Fall. Die Schrittweite dieser Skala ist nun an jene der Celsiusskala angepasst. Der Gefrierpunkt von Wasser liegt somit bei 273,15 K und der Siedepunkt bei 373,15 K.

Die Umrechnung von Kelvin auf Grad Celsius lautet: T[°C] = T[K] – 273,15