Temperaturskalen

In Deutschland gibt der Wetterbericht die Temperatur in Grad Celsius an, aber eine Freundin aus den USA nennt sie dir in Grad Fahrenheit. Was ist eine Temperaturskala? Nenne die drei Skalen, die du kennst, und schreibe das Einheitenzeichen jeder Skala auf.

Bei welcher Temperatur in Grad Celsius gefriert Wasser? Und bei welcher Temperatur siedet es auf Meereshöhe? Gib beide Werte auch in Kelvin an.

Die Celsius-Skala legte ihren $0$ und ihren $100$ an zwei bestimmten Punkten des Wassers fest.

1. a) Welche beiden Punkte sind das?
2. b) Wie viele Grad liegen zwischen beiden Punkten auf der Celsius-Skala? Und auf der Kelvin-Skala? Und auf der Fahrenheit-Skala (zwischen $32\ ^\circ\text{F}$ und $212\ ^\circ\text{F}$)?
3. c) Begründe anhand dieser Intervalle, warum ein Grad Fahrenheit kleiner ist als ein Grad Celsius.

Was ist die Einheit der Temperatur im Internationalen Einheitensystem, die in der Wissenschaft verwendet wird? Und welche verwenden wir im Alltag in Deutschland? Nenne je ein Beispiel.

An einem Frühlingstag in Dortmund zeigt das Thermometer $25\ ^\circ\text{C}$. Gib diese Temperatur in Kelvin an; erinnere dich dabei an $T_K = t_C + 273$.

Das Gefrierfach bei Noras zu Hause hat etwa $255\ \text{K}$. Welcher Temperatur in Grad Celsius entspricht das?

Die normale Körpertemperatur eines gesunden Menschen beträgt etwa $37\ ^\circ\text{C}$. Gib sie in Kelvin an.

Bei einer Hitzewelle in Köln werden $44\ ^\circ\text{C}$ erreicht.

1. a) Gib diese Temperatur in Kelvin an.
2. b) Wie viele Kelvin Unterschied bestehen zur normalen Körpertemperatur von $37\ ^\circ\text{C}$?

Die Temperatur im Klassenraum beträgt $20\ ^\circ\text{C}$. Berechne, wie viel das in Grad Fahrenheit ist, mit dem Ausdruck $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.

Ein in den USA gekauftes Küchenthermometer zeigt $122\ ^\circ\text{F}$. Berechne die Temperatur in Grad Celsius, indem du den Ausdruck $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$ umstellst.

Auf einer Reise in Miami fühlt sich Yasmin krank und das Thermometer in der Apotheke zeigt $102,2\ ^\circ\text{F}$. Rechne den Wert in Grad Celsius um und sage, ob sie Fieber hat; Fieber liegt ab $38\ ^\circ\text{C}$ vor.

In einem Dorf in Kanada zeigt das Thermometer $-10\ ^\circ\text{C}$. Gib diese Temperatur an:

1. a) in Kelvin.
2. b) in Grad Fahrenheit.

Ein amerikanisches Keksrezept verlangt, bei $392\ ^\circ\text{F}$ zu backen.

1. a) Rechne diese Temperatur in Grad Celsius um.
2. b) Gib sie anschließend in Kelvin an.

Die Fahrenheit-Skala legt $32\ ^\circ\text{F}$ als Gefrierpunkt des Wassers fest.

1. a) Überprüfe mit dem Ausdruck $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$, dass $0\ ^\circ\text{C}$ tatsächlich $32\ ^\circ\text{F}$ entspricht.
2. b) Berechne, bei wie viel Grad Fahrenheit Wasser siedet, also was $100\ ^\circ\text{C}$ entspricht.

Es gibt eine Temperatur, bei der ein Celsius- und ein Fahrenheit-Thermometer dieselbe Zahl anzeigen. Die Abbildung zeigt beide Skalen nebeneinander:

1. a) Stelle die Gleichung $t = 1,8 \cdot t + 32$ auf und löse sie.
2. b) Bei welcher Temperatur tritt diese Übereinstimmung auf?
3. c) Überprüfe das Ergebnis, indem du die Umrechnungsformel auf den erhaltenen Wert anwendest.

Der Nullpunkt der Kelvin-Skala heißt absoluter Nullpunkt. Welcher Temperatur in Grad Celsius entspricht er? Warum, glaubst du, heißt er so?

Flüssigstickstoff, der häufig in Labors und in der Molekularküche verwendet wird, siedet bei $77\ \text{K}$.

1. a) Gib diese Temperatur in Grad Celsius an.
2. b) Rechne sie anschließend in Grad Fahrenheit um.
3. c) Warum muss man Flüssigstickstoff nur mit Handschuhen und einer speziellen Schutzbrille handhaben?

In Jakutsk (Sibirien) wurden schon $-50\ ^\circ\text{C}$ gemessen. Betrachte die Thermometerskala in der Abbildung:

1. a) Gib diese Temperatur in Kelvin an.
2. b) Könnte irgendwann irgendwo im Universum eine Temperatur von $-300\ ^\circ\text{C}$ gemessen werden? Begründe mithilfe des Begriffs des absoluten Nullpunkts.
3. c) Kann es auf der Celsius-Skala negative Temperaturen geben? Und auf der Kelvin-Skala? Begründe beide Antworten.

Was ist wärmer: ein Glas Wasser mit $300\ \text{K}$ oder ein Glas Wasser mit $30\ ^\circ\text{C}$? Rechne beide Werte in dieselbe Skala um, bevor du vergleichst.

Ordne die folgenden Temperaturen von der kleinsten zur größten, nachdem du sie alle in Grad Celsius angegeben hast:

1. a) $50\ ^\circ\text{F}$
2. b) $280\ \text{K}$
3. c) $0\ ^\circ\text{C}$

Finn sagt: „Gestern hatten wir $15\ ^\circ\text{C}$ und heute $30\ ^\circ\text{C}$, also ist es heute doppelt so warm."

1. a) Gib beide Temperaturen in Kelvin an.
2. b) Berechne, um wie viel die Temperatur in Kelvin gestiegen ist, und beurteile, ob es sinnvoll ist, „doppelt so warm" zu sagen.
3. c) Erkläre, warum ein solcher Vergleich von Temperaturen höchstens in einer Skala sinnvoll wäre, deren Nullpunkt der absolute Nullpunkt ist.

Wir wollen wissen, welchem Wert ein Temperaturanstieg von $10\ ^\circ\text{C}$ in den anderen Skalen entspricht.

1. a) Gib $20\ ^\circ\text{C}$ und $30\ ^\circ\text{C}$ in Kelvin und in Grad Fahrenheit an.
2. b) Berechne die Differenz der beiden Werte in jeder der drei Skalen.
3. c) Folgere, welche zwei Skalen gleich große Grade haben und welche Skala die kleinsten Grade hat.

Auf der Mondoberfläche steigt die Temperatur tagsüber auf $127\ ^\circ\text{C}$ und sinkt nachts bis auf $-173\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Gib beide Temperaturen in Kelvin an.
2. b) Berechne die Temperaturänderung zwischen Tag und Nacht in Kelvin und in Grad Celsius.
3. c) Erkläre, warum diese Änderung in beiden Skalen übereinstimmt.

Die normale Körpertemperatur beträgt $37\ ^\circ\text{C}$ und bei hohem Fieber kann sie auf $40\ ^\circ\text{C}$ steigen.

1. a) Gib beide Temperaturen in Kelvin und in Grad Fahrenheit an.
2. b) Um wie viel ist die Temperatur in jeder der drei Skalen gestiegen?
3. c) Erkläre, warum der Anstieg in Grad Celsius und in Kelvin gleich groß ist, in Grad Fahrenheit aber nicht.