Weitere thermometrische Eigenschaften

Wird ein fester oder flüssiger Körper erwärmt oder abgekühlt, dann ändert sich sein Volumen. Wir haben das im vorherigen Abschnitt ausführlich untersucht und auch erfahren, wie man diese Änderungen zur Messung der Temperatur ausnutzen kann.

Neben dem Volumen sind viele weitere physikalische Eigenschaften von der Temperatur abhängig auf die wir im Rahmen dieser SLE aber nicht vertieft eingehen wollen. Auch diese Eigenschaften lassen sich natürlich zur Temperaturmessung heranziehen. Beispiele dazu finden Sie unter den unten angegeben Links. Zu den thermometrischen Eigenschaften zählen insbesondere:

• Der elektrische Widerstand von Metallen und Halbleitern. Er wird bei der Realisierung von Widerstandsthermometern ausgenutzt.
• Die Thermospannung an der Kontaktstelle zweier Metalle.
• Der reversible oder irreversible Farbumschlag einiger Stoffe, die als Thermocolore bezeichnet werden.

Selbsttest

Das Thermoelement

Die freien Elektronen eines Metalls können dieses verlassen, wenn ihre Energie größer ist als die für das jeweilige Metall charakteristische Austrittsarbeit. Je höher die Temperatur und je geringer die Austrittsarbeit, desto mehr Elektronen haben die Möglichkeit, das Metall zu verlassen. Bringt man nun zwei unterschiedliche Metalle in Kontakt, so treten bevorzugt Elektronen aus dem Metall mit der geringeren Austrittsarbeit in das Metall mit der höheren Austrittsarbeit über. Es baut sich so, abhängig von der Metallpaarung und der Temperatur, eine Kontaktspannung auf.

Verbindet man zwei Metalle 1 und 2 über Lötstellen, wie in der Abbildung gezeigt, so erhält man ein Thermoelement.

Aufbau eines Thermoelements

Haben beide Lötstellen A und B die gleiche Temperatur, so heben sich die Kontaktspannungen gerade auf. Hält man aber eine der beiden Lötstellen auf einer festen Temperatur T_A (Eiswasser bei 0 °C, Zimmertemperatur), so ist die Differenz der Kontaktspannungen, die sogenannte Thermospannung, ein Maß für die Temperaturdifferenz (T_B - T_A) zwischen den beiden Lötstellen (Seebeck-Effekt). Die Thermospannungen sind abhängig von der verwendeten Metallpaarung und in engen Bereichen näherungsweise proportional zur Temperaturdifferenz.

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