emperatursalen Stand: 15.0.004
- Inhalt - 1. Grundsätzlihes über emperatur 3. Kelvin-Sala 3 3. Fahrenheit-Sala und Ranine-Sala 4 4. Celsius-emperatursala 4 5. Die Réaumur-Sala 4 6. Umrehnung zwishen den vershiedenen Salen 5 6.1 Celsius-Kelvin-Umrehnung 5 6. Celsius-Fahrenheit-Umrehnung 5 6.3 Celsius-Réaumur-Umrehnung 6
emperatursalen 1. Grundsätzlihes über emperatur Die emperatur ist uns vertraut als Maß wie, warm oder alt ein Körper ist. Aber wie wird ein Körper warum, bzw. alt? Wärme entsteht durh ungeordnete Moleülbewegung und die Energie dieser Wärme ist die inetishe Energie ( Bewegungsenergie ) dieser Bewegung. Die emperatur eines Körpers ist also das lineare Maß der mittleren inetishen Energie der Moleüle im betreffenden Gegenstand. Somit ist man in der Lage, eine allgemeine und vollständige Definition der emperatur anzugeben: E = 1 m v 3 = = Bolzmann Konstante = 1,381 10 m = Masse v = Geshwindigeit (quadratish gemittelt) = emperatur in Kelvin 3 J K 1 Erwärmt man also einen Körper, so erhöht man die durhshnittlihe Geshwindigeit der Moleüle im Körper, wird ein Körper alt, so werden die Moleüle langsamer.. Kelvin-Sala Aus der Gleihung aus Abshnitt 1 folgt (durh Nullsetzung von ), dass es (theoretish) eine emperatur geben muss, die niht untershritten werden ann, bei der also alle Moleüle in Ruhe sind. Diese tiefste emperatur wird auh absoluter Nullpunt genannt und liegt bei 73,16 C. Dieser (theoretishe) Punt wird als Nullpunt der Kelvinsala 1 gewählt. Da der Nullpunt der Kelvinsala der absolute Nullpunt ist, wird die Sala auh oft als Absolutsala bezeihnet. Heute wird die Kelvin-Sala aus vershiedenen tehnishen Gründen durh den ripel-punt des Wassers definiert. Dieser ripelpunt ist beliebig reproduzierbar und besagt, dass bei genau einem bestimmten Dru und einer bestimmten emperatur die drei Aggregatzustände flüssiges Wasser, festes Eis und Wasserdampf gleihzeitig im thermishen Gleihgewiht bestehen önnen. Nah internationaler Übereinunft entspriht der ripel-punt des Wassers dem Wert = 73,16 K = 0,01 C. Bei der Shreibweise muss auh beahtet werden, dass ein Gradzeihen wie bei der Celsiussala (z. B. 3 C) verwendet wird (z. B. 3K, niht 3 K). Die Einheit der Kelvin-Sala ist eine Basiseinheit des SI- Einheitensystems: [] = Kelvin (K) Ein Kelvin entspriht dann dem 1 / 73,16ten eil der Differenz zwishen dem shon erwähnten absoluten Nullpunt und dem ripelpunt des Wassers. Die Gradgröße ist identish mit der uns vertrauten Celsius-Sala. Die beiden Salen sind also lediglih gegeneinander versetzt. 1 Sir William homson, ab 189: Lord Kelvin of Largs (184 1907) Seite 3
emperatursalen 3. Fahrenheit-Sala und Ranine-Sala Die Fahrenheit-Sala wird hauptsählih in den angelsähsishen Ländern verwendet. Fahrenheit wählte für seine Sala als Nullpunt die emperatur einer Salmia-Shnee-Mishung. Diese emperatur war die damals tiefste, reproduzierbare emperatur. Seiner (leiht erhöhten) Körpertemperatur ordnete er den Wert 100 F zu. Fahrenheit versuhte so, die emperaturen im Lebensbereih der Menshen zwishen 0 F und 100 F zu erfassen. Es gibt auh eine emperatursala, die eine Mishung zwishen der Kelvin- und der Fahrenheitsala darstellt, das Grad Ranine ( Ran). Diese Sala besitzt wie die Kelvinsala den absoluten emperaturnullpunt als Anfang (0 Ran) und die Salenabstände der Fahrenheitsala. 4. Celsius-emperatursala Die Celsius-emperatursala 3 geht auf den shwedishen Mathematier und Geodäten Celsius zurü, der seinen Vorshlag zur Einteilung 174 mahte. Dazu teilte er das emperaturintervall zwishen dem Gefrierpunt und dem Siedepunt von Wasser in einhundert gleihe Abshnitte ein. Durh lineare Extrapolation dieser Werte nah unten und oben ann diese Sala erweitert werden. Das Grad Celsius ist definiert als der 1/100 Abstand zwishen dem Gefrierpunt und dem Siedepunt des Wassers unter 1,013 bar Dru. Die Einheit der Celsius-Sala, C, ist eine gesetzlihe Einheit, jedoh eine SI-Einheit. Die Celsius-Sala löste in Europa die bis dahin üblihe Fahrenheit-Sala ab. Ursprünglih definierte Celsius seine Sala genau anders herum. Er legte den Siedepunt des Wassers mit 0 C und den Gefrierpunt des Wassers mit 100 C fest. Linné nahm dann die Umehrung der Sala vor und brahte sie in die heute üblihe Form. 5. Die Réaumur-Sala Die Réaumur-Sala 4 basiert, wie die Celsius-Sala, auh auf dem Untershied zwishen dem Gefrierpunt und dem Siedepunt von Wasser. Nur wird hier niht die Differenz in 100 Grade unterteilt, sondern in 80 Grade. Mit der Einheit der Réaumur-Sala liegt nun der Gefrierpunt von Wasser bei 0 R und der Siedepunt bei 80 R. Eingeführt wurde diese emperatursala, die heute niht mehr in Gebrauh ist, im Jahre 1730 von dem französishen Naturforsher und Mitglied der Aademie Paris. Von dem Shweizer Geologen und Meteorologen Jean André Delu (177-1817) wurde die Sala dann später in ihre endgültige Form gebraht. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 1736) 3 Anders Celsius (1701 1744) 4 Renê-Antoine Ferhault de Reaumur (1683 1757) Seite 4
emperatursalen 6. Umrehnung zwishen den vershiedenen Salen 6.1 Celsius-Kelvin-Umrehnung Wie im Abshnitt erwähnt wurde, sind die Kelvinsala und die Celsiussala lediglih gegeneinander versetzt, besitzen also das gleihe Grad-Intervall. Die Umrehnungsbeziehung einer emperatur der Celsiussala in eine emperatur der Kelvinsala lautet also: Umgeehrt gilt: = 73,15 + = emperatur in Kelvin = emperatur in Grad Celsius = 73,15 = emperatur in Grad Celsius = emperatur in Kelvin 6. Celsius-Fahrenheit-Umrehnung Da die Gradintervalle bei der Celsiussala und der Fahrenheitsala niht identish sind, gestaltet sih die Umrehnung hier etwas aufwendiger, als bei der Umrehnung von Celsius in Kelvin. Ist die emperatur in Grad Celsius gegeben, so lautet die Umrehnungsbeziehung: Umgeehrt gilt: 9 f = 5 f + 3 = emperatur in Grad Fahrenheit = emperatur in Grad Celsius 5 = ( 9 f f 3 ) = emperatur in Grad Celsius = emperatur in Grad Fahrenheit Seite 5
6.3 Celsius-Réaumur-Umrehnung Alexander Halles emperatursalen Bei der Umrehnung der Réaumur-Sala in die gewohnte Celsius-Sala besteht folgende Beziehung: 5 = r 4 = emperatur in Celsius = emperatur in Grad Reaumur r Bitte besuhen Sie doh meine Homepage: www.alexander-halles.de Auh onstrutive Kriti oder Fragen werden gerne entgegengenommen unter: mail@alexander-halles.de Alexander Halles Copyright 004, alle Rehte vorbehalten. Seite 6