„Was für eine Temperatur haben wir eigentlich?“

WAS könnte entspannender sein als eine heiße Dusche oder ein heißes Bad an einem kalten Tag? Doch wenn das Wasser zu heiß oder zu kalt ist, dann wird es ungemütlich, und man sieht wahrscheinlich zu, daß man sich schnell wieder abtrocknen kann. Wodurch wird das Duschen oder Baden zu etwas Angenehmem oder aber zu einer Tortur? Sicherlich durch die Temperatur des Wassers.

Auch die Temperatur draußen interessiert uns tagtäglich. Danach entscheiden wir, was wir anziehen oder was wir für den Tag planen. Da es so nützlich ist, die Temperatur zu wissen, wird sie häufig zusammen mit der Uhrzeit an öffentlichen Gebäuden angezeigt.

Doch die gleiche Temperaturangabe mag, je nachdem, wo man lebt, etwas völlig anderes bedeuten. Warum würden wir beispielsweise in den Vereinigten Staaten bei 40 Grad zum Mantel greifen, während wir beim gleichen Wert in Europa die leichtesten Sachen anziehen dürften, die wir haben?

Temperaturskalen

Ganz einfach: Wo die Fahrenheit-Skala verwandt wird, wie z. B. in den Vereinigten Staaten, ist 40 Grad recht kalt, nicht viel über dem Gefrierpunkt. In Europa hingegen, wo man normalerweise die Celsius-Skala benutzt, ist 40 Grad drückend heiß. In unserem Artikel werden wir nur diese beiden allgemein üblichen Skalen behandeln. Wie sind sie entstanden?

Der deutsche Physiker Daniel Gabriel Fahrenheit benutzte 1714 ein Quecksilberthermometer, um eine Temperaturskala zu erstellen. Er legte drei Punkte fest. Der Nullpunkt seiner Skala sollte so niedrig wie möglich sein, und so stellte er eine Mischung aus Eis, Wasser und Salmiak her, in der die Temperatur auf den niedrigsten für ihn erreichbaren Wert fiel. Dieser Punkt wurde der Nullpunkt seiner Skala. Danach wählte Fahrenheit die Körpertemperatur eines gesunden Menschen für den oberen Bezugspunkt und teilte ihm die Zahl 96 zu. (Inzwischen hat man jedoch festgestellt, daß die Körpertemperatur eines gesunden Menschen etwa 2 ¹⁄₂ Grad höher als der willkürlich festgesetzte Wert ist.) Um den dritten Punkt festzulegen, maß er den Gefrierpunkt des Wassers und stellte fest, daß dieser bei 32 Grad lag. Später wurde der Siedepunkt des Wassers mit einbezogen, der, wie sich herausstellte, auf Meeresniveau bei 212 Grad lag und von Fahrenheit dann als der obere Bezugspunkt seiner neuen Skala festgelegt wurde.

Ein Zeitgenosse Fahrenheits war Anders Celsius, ein schwedischer Astronom, der von 1701 bis 1744 lebte. 1742 erfand er eine Temperaturskala, die ebenfalls nach ihrem Erfinder benannt wurde. Diese Skala beruht auf zwei Fixpunkten: 0 Grad ist der Gefrierpunkt des Wassers, und 100 Grad ist dessen Siedepunkt auf Meeresniveau. Die Celsius-Skala wird überall dort verwandt, wo man sich der metrischen Einheiten bedient.

Da heutzutage sowohl die Fahrenheit- wie auch die Celsius-Skala gebraucht werden, ist es oft nötig, von einem System in das andere umzurechnen. Wie geht man dabei vor? Wir stellen zunächst einmal fest, daß auf der Fahrenheit-Skala die Differenz zwischen dem Siede- und dem Gefrierpunkt des Wassers 180 Grad beträgt (212 minus 32). Auf der Celsius-Skala sind es hingegen nur 100 Grad. Das Verhältnis zwischen den beiden Skalen beträgt also ¹⁸⁰⁄₁₀₀ oder ⁹⁄₅.

Um daher von Fahrenheit auf Celsius umzurechnen, müssen wir zuerst von der Fahrenheit-Temperatur 32 Grad abziehen und dann das Ergebnis mit ⁵⁄₉ multiplizieren. Nehmen wir zum Beispiel an, es wäre eine drückende Hitze von 104 Grad Fahrenheit. Um die Celsius-Temperatur herauszufinden, ziehen wir 32 ab. Das ergibt 72. Dieses Ergebnis nehmen wir nun mit ⁵⁄₉ mal und kommen so auf 40. Das ist jetzt die Temperatur in Celsius. Und wirklich: 40 Grad Celsius ist drückend heiß.

Wenn wir andererseits Celsius in Fahrenheit umrechnen wollen, müssen wir die Celsius-Temperatur mit ⁹⁄₅ multiplizieren und anschließend 32 dazuzählen. Angenommen also, wir haben 20 Grad Celsius. Was wäre das in Fahrenheit? Nehmen wir 20 mit ⁹⁄₅ mal, erhalten wir 36. Zählen wir zu den 36 jetzt 32 hinzu, kommen wir zu der Fahrenheit-Temperatur von 68 Grad.

Was ist Temperatur?

Temperatur ist ein Maß für Wärme und Kälte. Doch was macht einen Stoff warm oder kalt? Könnte man in die Molekular- und atomare Struktur eines sich erwärmenden Stoffes hineinspähen, so würde man verschiedene Veränderungen feststellen. Betrachten wir einmal einen Topf mit Wasser, der auf dem Herd erhitzt wird.

Die Wassermoleküle bewegen sich immer schneller und schneller. Bald kocht das Wasser. Das ist der Fall, wenn sich die Wassermoleküle so schnell bewegen, daß sie aufeinanderprallen und nicht mehr in flüssiger Form zusammenhalten. Das Wasser wandelt sich in Wirklichkeit in ein Gas um, das wir als Dampf sehen.

Zuerst bilden sich am Topfboden Gasblasen, weil dort die Temperatur am höchsten ist. Auch wenn dem Wasser während der Umwandlung von Wasser in Dampf ständig Wärme zugeführt wird, ändert sich doch die Temperatur nicht. Das liegt daran, daß Energie benötigt wird, um die Moleküle aus der Flüssigkeit herauszulösen und sie in den gasförmigen Zustand zu überführen. Die zugeführte Wärme liefert diese Energie. Statt also das Wasser zu erwärmen, bewirkt die Wärme einfach nur, daß noch mehr Wassermoleküle in den gasförmigen Zustand übergehen.

Die Wassermoleküle in gasförmigem Zustand bewegen sich mit immer größerer Geschwindigkeit, wechseln ihre Positionen und schwingen immer schneller, je mehr die Temperatur zunimmt. Steigt die Temperatur des Dampfes sehr, sehr hoch, sagen wir, in die Milliarden Grad, würden sich sogar die Elektronen von den Atomen losreißen. Bei solch hohen Temperaturen stoßen die Atomkerne so stark aneinander, daß nukleare Reaktionen stattfinden. Gerade das ist die Idee hinter der Energieerzeugung mittels Atomfusion.

Temperaturbereiche

Soviel man weiß, gibt es keine Obergrenze für die Temperatur. Andererseits scheint sie eine Untergrenze zu haben. Der absolute Nullpunkt wurde mit -459,67 Grad Fahrenheit oder -273,15 Grad Celsius festgestellt. Das ist der Punkt, an dem die Moleküle und Atome eines Stoffes die geringstmögliche Energie haben.

Die Oberfläche des Planeten Pluto hat schätzungsweise eine Temperatur von -350 Grad Fahrenheit oder -210 Grad Celsius. 1965 stellten Astronomen fest, daß die Schwärze des Weltraums eine Temperatur von ca. -455 Grad Fahrenheit oder -270 Grad Celsius hat — auf der Celsius-Skala nur 3 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Am anderen Ende der Skala stehen die etwa 15 Millionen Grad Celsius, die wahrscheinlich im Innern der Sonne herrschen. Doch Sterne, die größer sind als die Sonne — und es gibt Sterne, die Tausende von Malen größer sind —, haben wahrscheinlich eine noch viel höhere Temperatur.

Welcher Temperaturbereich ist auf der Erde anzutreffen? Die Temperaturen bewegen sich hier in einem ziemlich engen Bereich. Am 21. Juli 1983 wurden in der Antarktis -128,6 Grad Fahrenheit oder -89,2 Grad Celsius gemessen. Eine Rekordtemperatur von 136 Grad Fahrenheit oder 58 Grad Celsius herrschte am 13. September 1922 in Al’Aziziyah (Tripolitanien, Nordafrika). Der überwiegende Teil der Menschheit hat jedoch noch nie Temperaturen erlebt, die diesen Extremen auch nur nahegekommen wären. Wir können unserem Schöpfer, Jehova Gott, dankbar sein, daß der Temperaturbereich auf der Erde relativ eng begrenzt ist, so daß man sich hier des Lebens erfreuen kann.

[Diagramm auf Seite 13]

(Genaue Textanordnung in der gedruckten Ausgabe)

Fahrenheit Celsius

98,6 37 Normale Körpertemperatur

32 0 Wasser gefriert

-460 -273 Absoluter Nullpunkt