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Temperaturfühler / Thermofühler

Temperaturmessen – von Galileo Galilei bis zu uns

Das menschliche Temperaturempfinden lässt uns zwischen warm und kalt unterscheiden, doch ist es sehr ungenau und subjektiv. Deshalb beschäftigte sich Galileo Galilei Ende des 16. Jahrhunderts mit dem Messen von Temperaturen. Er experimentierte mit der Ausdehnung von Flüssigkeiten bei Hitze und Kälte. So baute er das erste Instrument zur Temperaturmessung. Dies wird ihm als Erfindung des ersten Thermometers zugesprochen. Darauf folgten viele verschiedene Instrumente, welche alle nach demselben Prinzip arbeiten, jedoch ohne eine einheitliche Skalierung und unter Verwendung von unterschiedlichen Flüssigkeiten.

Die Fahrenheit-Skala

Erst 1715 baute der Danziger Glasbläser Daniel Gabriel Fahrenheit ein Quecksilberthermometer und definierte eine Skala anhand von drei Fixpunkten.

  • eine Eis-Wasser-Salzmischung als Nullpunkt. Hiermit wollte er negative Temperaturen vermeiden (ca. –17 °C)
  • den Gefrierpunkt von Wasser mit 32° Fahrenheit (0 °C)
  • die menschliche Körpertemperatur mit 100° Fahrenheit (ca. 37 °C)

Dies ergaben reproduzierbare Fixpunkte für eine einheitliche Skalierung. Die Fahrenheitskala wird heute noch genutzt, zum Beispiel in den USA. In den meisten Ländern wird die Skala von Anders Celsius verwendet. Dieser definierte die nach ihm benannte Skala 1742 anhand von zwei Fixpunkten, dem Schmelzpunkt 0° Celsius und der Siedetemperatur 100° Celsius von Wasser.

Kelvin und der absolute Nullpunkt

William Thomson, später Lord Kelvin, definierte im 19. Jahrhundert die nach ihm benannte Temperaturskala anhand des absoluten Nullpunkts. Dieser liegt bei -273,15 °C (0 K). Im absoluten Nullpunkt liegen keine Atombewegungen mehr vor, es ist die niedrigste erreichbare Temperatur. Der zweite Fixpunkt wurde 1954 festgelegt, als der Tripelpunkt von Wasser, bei 273,16 K (0,01 °C). Im Tripelpunkt kommen alle drei Aggregatzustände, gasförmig, flüssig und fest, gleichzeitig vor. Weitere Fixpunkte werden durch Erstarrungstemperaturen von reinen Metallen definiert. Ein Kelvin entspricht einem Grad Celsius.

1 K = 1 °C

Kelvin ist seit 1968 die gesetzlich festgelegte SI-Einheit für Temperaturen, die Fixpunkttemperaturen wurden in der Temperaturskala IPTS-68 festgehalten. Diese wurde 1990 durch die bis heute gültige ITS-90 abgelöst, da die Fixpunkte genauer definiert werden konnten.

Seebeck und Siemens

Im Jahre 1821 entdeckte Thomas Johann Seebeck einen Thermoelektrischen-Effekt (Seebeck-Effekt) in metallischen Leitern. Diesen nutzte er zum Bau des ersten Thermoelements. 50 Jahre später stellte Karl William Siemens ein Thermometer vor, welches anhand von Widerstandsänderungen die Temperatur misst. Das erste von ihm gebaute Widerstandsthermometer nutzte den linear temperaturabhängigen Widerstand des verbauten Platins (Pt100/Pt1000). Auf Basis dieser Entdeckungen wurden sowohl Widerstandsthermometer als auch Thermoelemente im Laufe der Jahre immer weiter verbessert und optimiert.

Bilder zu Temperaturfühlern und Thermofühlern