Thermometer [1]

Thermometer, Instrument zur Bestimmung von Temperaturen, im gewöhnlichen Sinne das Glasthermometer, eine an einem Ende verschlossene, am andern Ende zu einer Kugel erweiterte gläserne, luftleere kapillare Röhre, die nebst der Kugel zum Teil mit Flüssigkeit, Quecksilber oder Alkohol angefüllt und meist mit einer Skala fest verbunden ist oder eine solche auf der kapillaren Röhre eingeritzt zeigt.

Als Fixpunkte dienen die Temperatur schmelzenden reinen Eises und der Siedepunkt reinen Wassers bei 760 mm Luftdruck in 45° Breite, entsprechend 0° und 100° bei der Celsiusskala, 0° und 80° bei der Réaumurskala und 32° und 212° bei der Fahrenheitskala, welch letztere die Temperatur eines Gemisches von Salmiak und Schnee als Null der Zählung zugrunde legt. Diese drei Skalen, von denen die erste für wissenschaftliche Zwecke, ausgenommen in England, fast allein im Gebrauch ist, teilen den Zwischenraum zwischen den genannten Fundamentalpunkten in 100 bezw. 80 und 180 Teile und setzen die Teilung nach beiden Seiten jener festen Punkte fort. Wegen der gleichmäßigen Ausdehnung des Quecksilbers, nahezu linear-proportional der Temperatur, sind die Gradstriche der Skala eines Quecksilberthermometers, eine vollkommen zylindrische Kapillare vorausgesetzt, äquidistant; wird bei einem solchen Thermometer das Skalenintervall zwischen den Fixpunkten in genau gleiche Teile geteilt, so entsprechen[540] die Ablesungen fast vollkommen den Angaben eines Luftthermometers, das auf der gleichmäßigen Druckzunahme einer auf konstantem Volumen erhaltenen eingeschlossenen Gasmenge bei Temperaturänderungen beruht und das durch schmelzendes Eis und die Siedetemperatur bestimmte Skalenintervall in gleiche Teile teilt. Wegen der ungleichmäßigen Ausdehnung des Alkohols sind bei Alkoholthermometern die Gradstriche nicht äquidistant, sondern müssen mittels Quecksilberthermometer für mehrere Punkte der Skala bestimmt werden, um eine genügende Teilung der Skala zu ermöglichen. Das Haften des Alkohols an der Wandung der Kapillare und besonders auch das so häufig eintretende Ueberdestillieren eines Alkoholtropfens nach der Spitze der Kapillare und dadurch bedingte, an Betrag beständig zunehmende Falschzeigen der Alkoholthermometer bedingt, daß als Thermometerflüssigkeit Alkohol nur bei Minimumthermometern und bei solchen Thermometern benutzt wird, die zur Ermittlung hoher Kältegrade, also auch zur Bestimmung der Lufttemperatur in den kältesten Gebieten der Erde dienen. Einen wesentlichen Fortschritt der Thermometrie bezeichnet die genaue Erforschung der Gesetze der Veränderungen, denen die Fundamentalpunkte der Skala unterworfen sind und damit im Zusammenhang die Erfindung des Jenenser Glases (Bd. 4, S. 547) und seine Verwendung bei der Thermometerfabrikation; Thermometer aus solchem Glase zeigen nur verschwindend geringe thermische Nachwirkungen und nahezu unverrückbare Fundamentalpunkte.

Als Extremthermometer bezeichnet man Thermometer, die so eingerichtet sind, daß sie die höchste oder die niedrigste Temperatur eines bestimmten Zeitraumes angeben. Die Maximumthermometer, sämtlich Quecksilber benutzend, haben entweder die Einrichtung (nach Rutherford 1794), daß das Quecksilber bei steigender Temperatur einen kleinen Stahlstab vor sich herschiebt, der beim Sinken der Temperatur liegen bleibt, oder daß (nach Phillipp oder Walferdin [1854]) ein kurzer oberer Teil der Quecksilberfaden durch ein Luftbläschen von dem übrigen Faden abgetrennt ist und die der höchsten Temperatur entsprechende Lage bei der Abkühlung behält oder daß (nach Zegretti und Zambra) die Kapillare dicht oberhalb der Kugel eine Einschnürung hat, durch die ein Reißen des Fadens bei sinkender Temperatur bewirkt wird. Bei den Maximalthermometern der zuerst genannten Konstruktion haftet der Stahlstab häufig am Quecksilber, so daß der Stahlstab vielfach nach Erreichung der höchsten Temperatur wieder zurückgezogen wird; bei der zweitgenannten Konstruktion teilt sich häufig die abtrennende Luftblase in mehrere Bläschen und gelangt dann zuweilen ganz in den quecksilberfreien Teil der Kapillare, so daß ein Registrieren der Maximumtemperatur aufhört; am zuverlässigsten registriert das zuletzt genannte Maximumthermometer, erfordert jedoch, streng genommen, eine Korrektion wegen der von der Temperatur abhängigen Länge des abgerissenen langen Quecksilberfadens, bedingt durch den Temperaturunterschied, der im allgemeinen zwischen der Zeit der höchsten Temperatur und der Zeit der Ablesung besteht. Das Minimumthermometer verwendet Alkohol und ist nach Rutherford (1794) so eingerichtet, daß sich in dem Alkohol ein leichter gläserner Schwimmer in Stäbchenform mit kugelförmigen Enden befindet, der bei Einteilung des Thermometers am äußersten Ende des Alkoholfadens anliegt und beim Sinken der Temperatur zurückgezogen wird, beim nachfolgenden Steigen aber liegen bleibt. – Zur gleichzeitigen Registrierung der höchsten und der niedrigsten Temperatur dient das Extremthermometer von Six (1781), das später von Kappeller u.a. mehrfach abgeändert wurde. Es besteht aus einer U-förmig gebogenen engen Glasröhre, deren gleichlange Schenkel an den Enden zu geschlossenen Gefäßen erweitert sind. Die Biegung der Röhre ist zum Teil mit Quecksilber angefüllt, während das eine größere Gefäß am Ende mit Alkohol gefüllt ist, der bis zum Quecksilberfaden reicht und sich eine geringere Menge Alkohol über dem andern Quecksilberende im zweiten Schenkel befindet; zwei Schwimmer berühren bei der Einstellung des Instruments, im Alkohol liegend, die Enden der Quecksilbersäule und werden zugleich mit dem Quecksilberfaden verschoben, wenn sich der Alkohol in dem größeren Gefäße bei steigender Temperatur ausdehnt oder bei sinkender zusammenzieht, wobei also der dem Alkoholgefäß nähere Schwimmer die Minimum-, der andre die Maximumtemperatur registriert. Zur Registrierung beider Extremtemperaturen sind auch teilweise im Gebrauch die Metallthermometer von Hermann und Pfister (1865), die nach dem Prinzip des Breguetschen Metallthermometers (1817) auf der ungleichen Ausdehnung von Metallen beruhen und zusammengelötete Streifen verschiedener Metalle in Gestalt einer Spirale benutzen. Als Bodenthermometer dienten früher Quecksilberthermometer mit großen Gefäßen und so langen Kapillaren, daß das in bestimmter Tiefe in den Erdboden eingegrabene Thermometer die Temperatur oberhalb des Erdbodens abzulesen gestattete; heute verwendet man meist kurze Quecksilberthermometer, die in einer Leiste eingebettet in einer Holzführung in den Erdboden eingesenkt werden und etwas größere Gefäße besitzen, um eine Aenderung des Standes beim Herausziehen des Thermometers zur Ablesung zu vermeiden. Von großer Bedeutung ist die Art der Aufstellung der Thermometer auf den meteorologischen Stationen in Thermometergehäusen und -hütten verschiedener Konstruktion, die der Aufgabe dienen, die wahre Lufttemperatur möglichst richtig zu bestimmen. Dem letzteren Zwecke entspricht am besten das Aßmannsche Aspirationspsychrometer, das die Thermometer vollkommen gegen Strahlung schützt und einen konstanten Luftstrom verwendet. Thermometer für hohe Temperaturen s. Pyrometer; vgl. a. Siedethermometer.

Literatur: Scott, Brief Notes on the history of thermometers, Quarterly Journal of the R. Met. Society 1884; Gerland, Zur Geschichte des Thermometers, Zeitschr. f. Instrumentenkunde 1893; Hellmann, Die ältesten Quecksilberthermometer, Met. Zeitschr. 1897, XIV; Metronomische Beiträge Nr. 3: Thermometrische Untersuchungen, herausgeg. von W. Förster, Berlin 1881; Amtliche Prüfung von Thermometern, Zeitschr. f. Instrumentenkunde 1888; Wiebe, Ueber die Verwendung des Quecksilberthermometers in hohen Temperaturen, Zeitschr. f. Instrumentenkunde 1890. Weitere Vergleichungen von Quecksilberthermometern aus verschiedenen Glassorten zwischen 0° und 100°, ebend. 1890; Wiebe und Böttcher, Vergleichung der Lufttherm. mit[541] Quecksilbertherm. aus Jenenser Glas in Temp. zwischen 100° und 300°, ebend. 1890; Abbe, Cleveland, Treatise on Meteorological Apparatus and Methods, Annual Report of the Chief Signal Officer for 1887, Washington 1888; Wissenschaftl. Arbeiten der Physik.-techn. Reichsanstalt, Bd. 1; Thermometr. Arbeiten betr. die Herstellung und Untersuchung der Quecksilbernormaltherm. unter Leitung und Mitwirkung von J. Pernet, ausgef. von W. Jäger und E. Gumlich, Berlin 1894; Chree, Notes on Thermometrie, S.A. Phil. Magaz. 1898; Bolton, Evolution of the thermometer 1592–1743, Easton 1900; Sprung, Bericht über vergleichende Beobachtungen an verschiedenen Thermometeraufstellungen zu Groß-Lichterfelde bei Berlin, Abhandl. d. Kgl. preuß. Met. Instituts, Bd. 1, Nr. 2, Berlin 1890.

Großmann.