Thermodynamik: Grundlagen und Phänomene

Temperatur und ihre Messung

Temperatur ist das Maß dafür, wie warm oder kalt etwas ist. Du kennst sie vom Fiebermessen oder Wettervorhersagen! Das Formelzeichen ist θ (Theta) und die Einheit °C.

Es gibt aber noch andere Temperaturskalen: Fahrenheit (°F), Kelvin (K) und Reameur (°R). Die Kelvinskala ist besonders wichtig, weil sie beim absoluten Nullpunkt beginnt - da bewegen sich die Teilchen gar nicht mehr!

Die Umrechnung zwischen Celsius und Kelvin ist super einfach: Einfach 273 dazurechnen (°C → K) oder abziehen (K → °C). Bei 0°C gefriert Wasser, bei 100°C kocht es.

Merktipp: 0 Kelvin = -273°C = kälteste mögliche Temperatur im Universum!

Wärmeausdehnung fester Körper

Wenn du Gegenstände erwärmst, werden sie größer - das nennt man thermische Ausdehnung. Deshalb haben Brücken und Schienen Dehnungsfugen! Die Längenänderung hängt vom Material, der Temperaturänderung und der ursprünglichen Länge ab.

Der lineare Ausdehnungskoeffizient (α) gibt an, um wie viel sich ein Meter Material bei 1 Kelvin Erwärmung ausdehnt. Bei Stahl sind das winzige 0,000013 Meter pro Meter und Kelvin.

Wärmeübertragung funktioniert auf drei Arten: Wärmeleitung (durch feste Stoffe wie Metall), Wärmestrahlung (durch Vakuum wie Sonnenlicht) und Wärmeströmung (durch Flüssigkeiten und Gase).

Die Wärmeberechnung erfolgt mit Q = m × c × ΔT. Je schwerer der Körper, je größer die Temperaturänderung und je höher die spezifische Wärmekapazität, desto mehr Wärme brauchst du.

Besonderheit: Wasser hat seine größte Dichte bei 4°C - deshalb schwimmt Eis oben und Seen gefrieren nur an der Oberfläche!