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Temperaturskala

3.- Kalibrierservice

Skalenumrechnung


Kelvin - Celsius
T(°C) = (T(K)- 273,15 K) · 1 °C/K

Celsius - Kelvin
T(K) = T(°C) · 1K/°C + 273,15 K

Fahrenheit - Celsius
T(°C) = [(T(°F) - 32 °F) · 100°C] · [180 °F]-1

Celsius - Fahrenheit
T(°F) = T(°C) · 1,8 °F/°C + 32 °F


Temperaturskalen und ihre Einheiten:


ist eine Methode der Angabe einer Temperatur in einer Skala und damit der Bestimmung der jeweiligen Messtemperatur in Bezug zu einem Vergleichswert.

Es gibt zwei Methoden eine Skala zu definieren.

Nach der ersten Methode werden zwei Fixpunkte festgelegt.
Diese Fixpunkte entsprechen dann in der Natur vorkommende und durch Experimente jederzeit reproduzierbare Werten.
Der Abstand zwischen den Fixpunkten wird dann gleichmäßig aufgeteilt (z. B. bei der Celsius-Skala in 100 Teile).

Bei der zweiten Methode genügt ein Fixpunkt, der wie zuvor durch eine Stoffeigenschaft
(z. B. Schmelzpunkt des Eises) definiert wird.
Nun muss zusätzlich der Abstand von Skalenstrich zu Skalenstrich festgelegt werden.

Wenn man (bei konstantem Druck) Gas solange erwärmt, bis sein Volumen um den
Faktor (1 + 1/273,15) erhöht ist, dann hat man (beispielsweise) eine ausreichende Festlegung für die gesamte Skala festgelegt.
Beim Abkühlen verringert sich das Volumen entsprechend und man erhält einen Skalenstrich unterhalb des Ausgangswertes.
Eine solche Skala reicht von minus bis plus unendlich.

Eine Temperaturskala nach der zweiten Methode wurde als „logarithmische Temperaturskala“ von Rudolf Plank vorgeschlagen, weil in dieser Skala kein „absoluter Nullpunkt“ vorhanden ist und man so auch nicht erst beweisen muss, dass man diesen nie erreichen kann.

Diese vorgeschlagene Temperaturskala ist trotz einiger Vorteile nicht etabliert.

Die Kelvin-Skala hat gerade wegen des „absoluten Nullpunktes“ zu vielen falschen Schlussfolgerungen geführt.
Korrekt formuliert handelt es sich um einen Grenzwert, der bei Null liegt.

Die bekanntesten Temperaturskalen mit ihren verschiedenen Charakteristika sind weiter unten tabellarisch dargestellt.

Die heute gültige Temperaturskala ist die „International Temperature
Scale of 1990“ (ITS-90).

Die Internationale Temperaturskala von 1990
(International Temperature Scale of 1990: ITS-90)
definiert Temperaturen in den Einheiten Kelvin und Celsius und unterstützt die Vergleichbarkeit und Kompatibilität von Temperaturmessungen.

Die ITS-90 legt thermodynamische Temperaturen beginnend bei 0,65 K aufwärts fest und ist in mehrere Temperaturbereiche unterteilt, die sich teilweise überlappen.

Viele unterschiedliche Ausführungen von Thermometern sind notwendig um die ganze Skala abzudecken.
Das schließt Helium-Dampfdruck-Thermometer, Heliumgas-Thermometer, Standard-Platin-Widerstandsthermometer und Monochromatische-Strahlung-Thermometer mit ein.

Für die Skala wurden die Werte der Temperaturen von Fixpunkten ermittelt, die sich über einen großen Temperaturbereich erstrecken.

Obwohl das Kelvin mittels des Absoluten Nullpunkts (0 K) und des Tripelpunkts von Wasser (273,16 K) definiert ist, ist es unhandlich diese Definition bei Temperaturen zu verwenden, die vom Tripelpunkt des Wasser weit entfernt sind.

Thermometer, die nach der Skala kalibriert wurden, können verwendet werden, um Temperaturen zwischen verschiedenen Fixpunkten zu interpolieren.

Die Fixpunkte beziehen sich auf die thermalen Eigenschaften der Phasenwechsel von Materialien (Schmelzen und Gefrieren) oder den Werten ihrer Tripelpunkte.

Die Werte der Fixpunkte können deshalb verwendet werden um Messinstrumente über einen großen Messbereich zu kalibrieren.

Die folgende Tabelle zeigt einige Werte der Skala.

Tripelpunkt von Wasserstoff  13,81K
Tripelpunkt von Neon  24,5561K
Tripelpunkt von Sauerstoff  54,361K
Tripelpunkt von Argon  83,8058K
Gefrierpunkt von Sauerstoff  90,188K
Tripelpunkt von Quecksilber  234,3156K
Tripelpunkt von Wasser  273,16K
Schmelzpunkt von Gallium  302,9146K
Gefrierpunkt von Indium  429,7485K
Gefrierpunkt von Zinn  505,1181K
Gefrierpunkt von Zink  692,73K
Gefrierpunkt von Aluminium  933,473K
Gefrierpunkt von Silber  1234,93K
Gefrierpunkt von Gold  1337,33K

# Dampfdruck von Helium (-270,15°C bis -268,15°C)
# Tripelpunkt von Wasserstoff (-259,3467°C)
# Dampfdruck von Wasserstoff bei 32,9kPa (-256,15°C)
# Dampfdruck von Wasserstoff bei 102,2kPa (-252,85°C)
# Tripelpunkt von Neon (-248,5939°C)
# Tripelpunkt von Sauerstoff (-218,7916°C)
# Tripelpunkt von Argon (-189,3442°C)
# Tripelpunkt von Quecksilber (-38,8344°C)
# Tripelpunkt von Wasser (0,01°C)
# Erstarrungspunkt von Gallium (29,7646°C)
# Erstarrungspunkt von Indium (156,5985°C)
# Erstarrungspunkt von Zinn (231,928°C)
# Erstarrungspunkt von Zink (419,527°C)
# Erstarrungspunkt von Aluminium (660,323°C)
# Erstarrungspunkt von Silber (961,78°C)
# Erstarrungspunkt von Gold (1064,18°C)
# Erstarrungspunkt von Kupfer (1084,62°C
# Gefrierpunkt von Kupfer  1357,77K





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