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Die Celsiusskala

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Team Digital
Die Celsiusskala
lernst du in der Unterstufe 1. Klasse - 2. Klasse - 3. Klasse - 4. Klasse

Die Celsiusskala Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Die Celsiusskala kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, was man mit einem Thermometer misst.

    Tipps

    „Thermos“ kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet „warm“, „heiß“.

    Das Gewicht wird mit einer Waage gemessen.

    Lösung

    Die Temperatur ist eine Stoffeigenschaft: Sie gibt an, wie warm oder kalt ein Körper ist.

    Das Messgerät, mit dem wir die Temperatur messen können, heißt Thermometer. Das Wort „thermos“ kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet so viel wie „warm“, „heiß“. „Metron“ bedeutet „Maß“.

    Die Temperatur wird in Grad Celsius angegeben, was im Jahr 1948 als offizielle Maßeinheit der Temperatur eingeführt wurde.

    $\Rightarrow$ Die Antwort „die Temperatur“ ist richtig.

  • Zeige auf, wie man eine Celsiusskala erstellen kann.

    Tipps

    Die Schmelztemperatur markiert man, indem man das Thermometer in eine Mischung aus Eiswürfeln und Wasser taucht.

    Das Thermometer kann erst nach der Markierung des Schmelz- und Siedepunktes beschriftet werden.

    Lösung

    Um eine Celsiusskala, wie wir sie heute kennen, zu erstellen, geht man folgendermaßen vor:

    • Zuerst ein unbeschriftetes Flüssigkeitsthermometer nehmen.
    • Dann die Schmelztemperatur markieren (Stand der Säule mit $0\,\pu{°C}$): Dazu taucht man das Flüssigkeitsthermometer in eine Mischung aus Eiswürfeln und Wasser und wartet, bis sich die Flüssigkeitssäule entsprechend verkürzt hat und stehen bleibt.
    • Danach die Siedetemperatur markieren: Man stellt das Thermometer in siedendes Wasser, wartet ab, bis sich die Flüssigkeitssäule nicht mehr verändert, und markiert den neuen Stand der Säule mit $100\,\pu{°C}$.
    • Zum Schluss die Strecke zwischen der Schmelztemperatur und der Siedetemperatur in 100 gleiche Teile teillen.

  • Stelle die geschichtliche Entwicklung der heutigen Celsiusskala dar.

    Tipps

    Mit dem Originalthermometer von Anders Celsius würde alles auf dem Kopf stehen: Höhere Temperaturen wären dan tiefere Temperaturen und umgekehrt.

    Flüssiges Wasser siedet bei $100\,\pu{°C}$.
    Eis schmilzt bei $0\,\pu{°C}$.

    Lösung

    Im Gustavianum der Universität in Uppsala (Schweden) können wir das Originalthermometer von Anders Celsius betrachten: Es sieht deutlich anders aus als das heutige, uns bekannte Thermometer, das mit einer Celsiusskala versehen ist. Das liegt daran, dass es sich im Laufe der Jahrhunderte verändert hat.

    Das Originalthermometer von Anders Celsius von 1742 sieht ganz anders als das heutige uns bekannte aus: Er wählte tatsächlich $\boldsymbol{0\,\pu{\mathbf{°C}}}$ für die Siedetemperatur und $\boldsymbol{100\,\pu{\mathbf{°C}}}$ für die Schmelztemperatur.

    Celsius wählte die Skala so, da es in seiner Heimat Schweden im Winter schon ziemlich kalt werden kann. Aber dass es je so heiß wird, dass das Wasser siedet, ist eher unwahrscheinlich. Also vermeidet man mit einem solchen Thermometer negative Zahlen.

    Jean-Pierre Christin hatte schon ein Jahr nach Celsius’ Idee, also im Jahr 1743, ein Thermometer konstruiert, das mit der uns bekannten Celsiusskala versehen war: Bei $0\,\pu{°C}$ war die Schmelztemperatur und bei $100\,\pu{°C}$ die Siedetemperatur.

    Erst im Jahr 1948 wurde Grad Celsius offiziell als Einheit der Temperatur eingeführt. Bis dahin war es üblich, von Zentigrad zu sprechen, da die Skala in 100 Teile eingeteilt war.

  • Erläutere die Fachbegriffe genauer.

    Tipps

    Auf hohen Bergen siedet Wasser bereits unter $100$ Grad Celsius.

    Der Schmelzpunkt ist ein perfekter Fixpunkt, weil er immer und überall bei $0$ Grad Celsius liegt.

    Lösung

    Damit man ein überall gleich funktionierendes Thermometer bauen kann, muss man zwei Fixpunkte festlegen, die man überall erzeugen kann. Das sind der Schmelz- und der Siedepunkt. Anschließend kann man den Fundamentalabstand auf der Skala bestimmen.


    • Der Fixpunkt ist nötig, damit um eine objektive Temperaturmessung – unabhängig vom Thermometer – funktioniert.
    $\Rightarrow$ Die Messung beruht schließlich darauf, dass die eingeschlossene Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur eine bestimmte Höhe hat.


    • Der Schmelzpunkt von Wasser ist unabhängig vom Luftdruck.
    $\Rightarrow$ Die Temperatur von Eis ändert sich nicht, während es schmilzt. Daher ist der Schmelzpunkt der perfekte Fixpunkt, weil man ihn gut und lange erzeugen kann.


    • Der Siedepunkt von Wasser ist abhängig vom Luftdruck, ist also nicht immer und überall gleich.
    $\Rightarrow$ In den Bergen siedet Wasser beispielsweise bereits unter $100~^{\circ}\text{C}$.


    • Der Fundamentalabstand ist der Ein-Grad-Abstand auf der Skala.
    $\Rightarrow$ Der Bereich zwischen Schmelz- und Siedepunkt ist in 100 gleiche Abstände eingeteilt. Das sind die sogenannten Fundamentalabstände.
  • Bestimme alle Thermometer.

    Tipps

    Mit einem Thermometer können wir die Temperatur messen.

    Seit 1948 ist „Grad Celsius“ ($°C$) offiziell als Einheit der Temperatur eingeführt.

    Lösung

    Es gibt viele verschiedene Messgeräte, die uns sehr behilflich sind:

    • Mit einem Lineal können wir Längen messen. Längeneinheiten sind zum Beispiel Zentimeter und Millimeter.
    • Den Messbecher benutzen wir, um herauszufinden, wie viel Volumen eine Flüssigkeit hat, also welchen Raum sie einnimmt. Das Volumen einer Flüssigkeit wird zum Beispiel in Milliliter angegeben.
    • Der Kompass hilft uns dabei, die Himmelsrichtung zu bestimmen. Es gibt Norden, Osten, Süden und Westen.
    • Mit einer Uhr können wir die Uhrzeit ablesen. Diese wird in Stunden und Minuten angegeben.
    $\Rightarrow$ Die Abbildungen, die diese Messgeräte zeigen, sind falsch.

    • Das Messgerät, mit dem wir die Temperatur messen können, heißt Thermometer. Die Temperatur wird in Grad Celsius angegeben.
    $\Rightarrow$ Die Abbildungen, die ein Thermometer zeigen, sind richtig, also zwei.

  • Setze die Temperaturangaben in Beziehung.

    Tipps

    Auf der Originalskala von Anders Celsius ist bei $100\,\pu{°C}$ die Schmelztemperatur und bei $0\,\pu{°C}$ die Siedetemperatur.

    Nach der Originalskala wäre es $120\,\pu{°C}$, nach der heutigen Skala wären es $-2\,\pu{°C}$.

    Lösung

    Die Originalskala nach Anders Celsius von 1742 sieht ganz anders als das heutige uns bekannte aus: Er wählte tatsächlich $0\,\pu{°C}$ für die Siedetemperatur und $100\,\pu{°C}$ für die Schmelztemperatur.

    Doch schon im Jahr 1743, also ein Jahr nach Celsius’ Idee, hat Jean-Pierre Christin ein Thermometer konstruiert, das mit der uns heute bekannten Celsiusskala versehen war: Bei $0\,\pu{°C}$ war die Schmelztemperatur und bei $100\,\pu{°C}$ die Siedetemperatur.

    Das ist die Lösung:

    • $\boldsymbol{110\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach Originalskala wären somit $\boldsymbol{-10\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach heutiger Skala.
    • $\boldsymbol{90\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach Originalskala wären somit $\boldsymbol{10\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach heutiger Skala.
    • $\boldsymbol{105\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach Originalskala wären somit $\boldsymbol{-5\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach heutiger Skala.
    • $\boldsymbol{95\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach Originalskala wären somit $\boldsymbol{5\,\pu{\mathbf{°C}}}$ nach heutiger Skala.

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