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Wie funktioniert ein Thermometer?

Erforscht von der Klasse 2b im Februar 2012


Brrrrrr, immer noch so kalt draußen...
Aber wie kalt genau ist es denn eigentlich?
Jetzt bräuchte man ein Thermometer...
Weißt du eigentlich, wie so ein Thermometer funktioniert? Wir haben es ausprobiert:

Ein kleiner Erlmeyer-Glaskolben, 1 Glasröhrchen mit Gummistopfen, gefärbtes Wasser und 2 Schalen mit heißem und kalten Wasser genügen als Material, um ein funktionsfähiges Thermometer zu bauen.



Zuerst füllst du das gefärbte Wasser in den Glaskolben.



Das Glasröhrchen steckst du mit dem Gummistopfen fest auf das Glasgefäß.



Und schon ist das Thermometer fertig.
Glaubst du nicht?
Du musst das Gefäß nur in heißes Wasser stellen und ein wenig warten, schon siehst du, wie die gefärbte Flüssigkeit im Röhrchen nach oben steigt.

 

Wenn du anschließend das Gefäß in kaltes Wasser tauchst, sinkt die Flüssigkeit im Röhrchen wieder.



Wie das geht?
Wasser dehnt sich aus, wenn es erwärmt wird. Es kann aber aus dem geschlossenen Gefäß nur an einer Stelle heraus, nämlich durch das Glasröhrchen nach oben.
Bei Kälte hingegen zieht sich das Wasser zusammen, es wird immer "weniger" und bald ist nicht mehr genug da, dass es das Röhrchen bis oben hin füllt.

So ein Thermometer kannst du übrigens ganz leicht zu Hause nachbauen.
Du brauchst dazu nur eine alte (möglichst kleine) Getränkeflasche aus Kunststoff, einen Strohhalm, Knetmasse und gefärbtes Wasser (z.B. mit Wasserfarben; du kannst aber auch Cola oder andere bunte Flüssigkeiten verwenden).



Das gefärbte Wasser füllst du bis oben hin in die Flasche, steckst den Strohhalm in die Öffnung (entweder direkt in den Flaschenhals oder durch ein in den Flaschendeckel gebohrtes Loch) und dichtest den Flaschenhals gut mit Knetmasse ab (pass aber auf, dass du den Strohhalm nicht zerquetscht, sonst kann keine Flüssigkeit mehr hindurchfließen).

       

Fertig ist dein selbstgebautes Thermometer.
Wenn du jetzt die Flasche in heißes Wasser stellst, steigt die Flüssigkeit im Strohhalm nach oben (es dauert etwas, weil in der Flasche ja recht viel Flüssigkeit ist, die sich erwärmen muss).



Stellst du die Flasche in Eiswasser, sinkt die Flüssigkeit im Strohhalm wieder nach unten.



Und woher weiß man jetzt, wie viel Grad Wärme oder Kälte es hat?
Da kommt ein Herr Celsius ins Spiel.
Der lebte vor fast 300 Jahren in Schweden und wollte Temperaturen wie wir genau messen. Es gab damals zwar auch schon Thermometer, aber ohne Skala.
Herr Celsius hatte eine gute Idee.
Er stellte sein Thermometer in kochendes Wasser und machte an der Stelle einen Strich, an der die Flüssigkeitssäule stehen blieb.

 

Anschließend stellte er sein Thermometer in Eiswasser und machte wieder einen Strich.

 

Nun hatte er 2 Fixpunkte, die er mit 0 Grad (kochendes Wasser, auch Siedepunkt genannt) und 100 Grad (Eiswasser, auch Gefrierpunkt genannt) bezeichnete.



Dazwischen brachte er 99 gleichmäßige Striche an, so dass seine Skala jetzt in 100 gleiche Teile eingeteilt war.
Jetzt konnte man endlich die Temperatur aufs Grad genau bestimmen.
Zu Ehren des Herrn Celsius heißt diese Gradeinteilung bis heute "Grad Celsius" (es gibt übrigens auch noch andere Gradeinteilungen, aber die werden im Alltag bei uns nicht verwendet).

Ist dir etwas aufgefallen?
Na klar, Eiswasser hat doch nicht eine Temperatur von 100° Celsius und kochendes Wasser von 0° Celsius. Stimmt. Aber Herr Celsius hat die Skala so gemacht!
Das ist wirklich so gewesen, nur hat sich ein anderer Herr ein paar Jahre später gedacht, dass es doch merkwürdig sei, dass die Temperatur immer niedriger wird, wenn es heißer ist und er hat die Skala kurzerhand umgedreht. Seitdem lesen wir auf dem Thermometer bei Eiswasser 0° Celsius und bei kochendem Wasser 100° Celsius ab.

 

Heute gibt es natürlich nicht nur solche Flüssigkeitsthermometer, wie schon Herr Celsius eines gebaut hat, sondern auch Zeigerthermometer, elektrische und sogar Infrarotthermometer, ja sogar ganze Wetterstationen, an denen man noch viel mehr Wetterdaten als nur die Temperatur ablesen kann.

       

Und was ist hier passiert? Die Flasche sieht ja richtig zerquetscht aus!



Wenn du den Text gut gelesen hast, müsstest du es eigentlich herausbekommen.
Ein Tipp: Die Flasche ist bei Kälte draußen gelegen und war fest verschlossen.

Fotos © 2012 D. Härtl