Wärmelehre - gilligan-online

Für die Festlegung der Basiseinheit gilt, dass man die Temperatur eines Körpers als
Temperaturdifferenz Δ T gegen den absoluten Nullpunkt in K angibt. Die
Temperaturdifferenz ΔT = 1K
liegt vor, wenn der Druck eines konstant gehaltenen
1
Volumens eines idealen Gases um seines Druckes, gemessen am
273,16
Tripelpunkt der Substanz H 2 O , zu- oder abnimmt. Man benutzt dazu
zweckmäßigerweise chemisch reines Helium. Das so definierte Messgerät heißt
Gasthermometer.
Die oben definierte Gastemperaturskala ist eine vorläufige Skala. Wie später gezeigt
wird (vgl. Abschnitt 6.5), kann allein über die Messung übertragener Wärmen die
absolute oder thermodynamische Temperaturskala definiert werden. Diese ist
unabhängig von Stoffeigenschaften einer Substanz.
Es lässt sich zeigen, dass in dem Temperaturbereich, in dem die Gastemperatur
definiert ist, diese mit der Temperatur der absoluten KELVIN-Skala übereinstimmt.
Eine Messvorschrift für die absolute Temperatur ergibt sich direkt aus dem
experimentellen Ergebnis (vgl. Abschnitt 2.3.2) bzw. aus
pV = k NT
Unter der Bedingung, dass Teilchenzahl N und Volumen V konstant gehalten
werden (dies erfordert einen dichten, nicht dehnbaren Behälter!), ist die Temperatur
direkt proportional zum Druck der Gasmenge
p ~ T
Das ideale Gasthermometer ist die Verwirklichung dieses Prinzips zur Messung der
Temperatur (vgl. Abb. 2-02).
Grundsätzlich ist jedoch jede von der Temperatur abhängige physikalische
Stoffeigenschaft zur Temperaturbestimmung geeignet.
Beispiele
• Druck p einer Gasmenge ideales Gasthermometer (vgl. Abb. 2-02)
• thermische Ausdehnung Ausdehnungsthermometer
(z. B. Hg-Thermometer und
Bimetall-Thermometer) (vgl. Abb. 2-02)
• elektrischer Widerstand Widerstandsthermometer (vgl. Abb. 2-02)
• Wärmestrahlung Pyrometer
• Thermospannung Thermoelemente
• Farbe Thermopapiere bzw. -stifte
Für das tägliche Leben wird weiterhin die Temperaturskala nach CELSIUS benutzt.
Sie ist mit der KELVIN-Skala folgendermaßen verknüpft
⎛T
⎞ o
ϑ = ⎜ − 273,15⎟
C
⎝ K ⎠
Die CELSIUS-Skala ist gegen die KELVIN-Skala linear verschoben. Der Nullpunkt der
CELSIUS-Skala ist festgelegt als der Schmelzpunkt der Substanz H 2 O für den
Wärmelehre – Abschnitt 2
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’Kinetische Gastheorie’