Text 8. Vom Werden des Thermometers.

/1/ Näher als theoretische Überlegungen lag das praktische Bedürfnis, mit Messgeräten zunächst einmal Unterschiede in der Temperatur (im Wärmestand) nachzuweisen; der menschliche Gefühlssinn genügte nicht. Mit dieser Frage haben sich vermutlich als erste PHILON und HERON beschäftigt. Beide nutzten die Erfahrung, dass sich das Volumen der Luft mit der Temperatur ändert, beide verwendeten Hohlgefäße für ihre Versuche.

/2/ PHILON nahm eine hohle Bleikugel, die mit der Luft durch ein Glasrohr verbunden war, tauchte dieses Glasrohr außen in ein offenes Gefäß mit Wasser. Bei steigender Temperatur entwich etwas Luft aus der Hohlkugel und stieg in Form von Luftblasen (1) im Wasser auf. Bei sinkender Temperatur zog sich die Luft in der Kugel zusammen, und es entstand ein Unterdruck; sofort drückte die Außenluft eine entsprechende Menge Wasser in die Kugel, bis wieder Gleichgewicht herrschte. Leider war auf diese Weise die Kugel bald mit Wasser gefüllt.

/3/ Mit solchen Geräten konnte man nur jeweils zwei Temperaturen miteinander vergleichen. Da man mit ihnen noch nicht messen, sondern nur einfach beobachten konnte, nannte man sie Thermoskope (griechisch: thermos – warm, skopein – betrachten, beobachten). Sie werden – in moderner Form des Doppel-Thermoskopes – noch heute zum Vergleichen verwendet.

/4/ Einen großen Vorzug hat solch ein einfaches Luft-Thermoskop (Gas-Thermoskop): Die Luft verändert sich ganz gleichmäßig mit der Temperatur. Einige Flüssigkeiten, zum Beispiel Wasser, Quecksilber und Alkohol, reagieren nicht so genau. Wasser hat sogar bei +4° C sein kleinstes Volumen (und seine größte Dichte), es ist also für Temperaturen unterhalb dieses Wertes überhaupt nicht zu gebrauchen.

/5/ Bald verstärkte sich das Bedürfnis, die Temperatur in Einheiten zu messen. Die Naturforscher wollten ihre Beobachtungen von Wärmeerscheinungen genauer aufschreiben. Mehrere Forscher bauten Thermometer (Wärmestandsmesser) und ihre Skalen nach „festen Punkten“ (Festpunkten, Fixpunkten) eichten.

/6/ QUERICKE hatte eine kupferne Hohlkugel mit einem langen U-förmig gebogenen Rohr verbunden, das bis zur Hälfte mit Alkohol gefüllt war. Im Alkohol schwamm ein kleiner Hohlkörper aus dünnem Messingblech; einige Schrotkugeln sorgten dafür, dass sich der Schwimmer senkrecht und gerade an der Oberfläche der Flüssigkeit hielt. Vom Schwimmer aus (2) lief ein dünner Faden über ein Rädchen außerhalb des Rohres und trug am freien Ende draußen eine kleine menschliche Figur; sie zeigte mit der Hand auf eine Skale. Damit war aus einem Thermoskop das Messgerät Thermometer geworden.

/7/ Die Akademie in Florenz widmete dieser Entwicklung große Aufmerksamkeit (3). 1641 gab es dort schon ein oben geschlossenes Thermometer mit Alkohol als Ausdehnungsflüssigkeit. Auch Quecksilberthermometer stellte man dort in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts her; da sich jedoch Alkohol viel stärker als Quecksilber ausdehnt, zog man ihn für die Thermometer vor. Äußerlich ähnelte das Instrument bereits dem heutigen. Die Skale war 50-, 60- und 100fach unterteilt. Als Nullpunkt hatte man wahrscheinlich die größte Winterkälte und als Höchstpunkt die größte Sommerhitze in Florenz gewählt.

/8/ Nun folgten erste Versuche, die Skale für objektive Messungen mit Hilfe von Festpunkten brauchbar zu machen. Einen großen Fortschritt erzielte der Physiker GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT (1686 – 1736). Er baute seine Thermometer in der noch heute üblichen Form und füllte einige mit Quecksilber, andere mit Alkohol. Als Tiefstpunkt (0° Fahrenheit) nahm er die Temperatur einer Kältemischung aus Eis, festem Salmiak und Wasser; das sind – 17,777…°C. Als zweiten Festpunkt wählte FAHRENHEIT den Gefrierpunkt des Wassers und teilte den Bereich von 0°F bis hier in 32 Teile (0°C = 32°F).

/9/ In den englischsprachigen Ländern ist die Fahrenheitsskale noch heute üblich. FAHRENHEIT entdeckte übrigens bei seinen Thermometerversuchen die Erscheinung des unterkühlten Wassers; unter bestimmten Voraussetzungen kann man Wasser (und andere Flüssigkeiten) unter den Gefrierpunkt abkühlen, ohne dass es zu Eis erstarrt. Bringt man denn ein winziges Teilchen in das unterkühlte Wasser und erschüttert es, so erstarrt es ganz plötzlich.

Date: 2015-12-11; view: 507