Wie funktioniert das Galileische Thermometer?

Es steht in vielen Haushalten als schickes Dekoobjekt und zeigt auch die Temperatur im Zimmer an. Was ist die Physik dahinter?

Wie funktioniert das Galileische Thermometer?

Bunte Glaskugeln mit Metallschild zeigen die Temperatur an

Wie funktioniert das Galileische Thermometer?

Eine schöne physikalische Spielerei und ein tolles Dekoobjekt

Das Galileo-Thermometer ("Galileisches Thermometer") besteht aus einer zylindrischen Glasröhre, die mit Flüssigkeit (Öl-Alkohol-Mischung) gefüllt ist. Sie enthält mehrere Glaskörper, die aus dekorativen Gründen mit gefärbtem Wasser oder Ethanol gefült sind. An jedem Glaskörper hängt ein kleines Metallschild, auf dem eine Zahl eingraviert ist. Diese Zahl zeigt die Raumtemperatur in Grad Celsius an. Das gesamte Thermometer ist so hergestellt, daß jeweils der Glaskörper in der Mitte schwebt, dessen Temperaturangabe der gerade herrschenden Raumtemperatur entspricht.

Jeder der schwebenden Glaskörper hat eine unterschiedliche Dichte, die bei der Fertigung so eingestellt wird. Wenn die Raumtemperatur steigt, dann wird sich nach einiger Zeit auch die Flüssigkeit in der Glasröhre erwärmen. Dieser Vorgang kann allerdings recht lange dauern. Durch die Erwärmung nimmt die Dichte der Flüssigkeit ab. Dadurch sinkt der Auftrieb der Glaskörper, und sie sinken herab. Die Dichte der Glaskörper ist so kalibriert, daß sie bei einer bestimmten Temperatur in der Flüssigkeit schweben, also weder aufsteigen noch absinken. Umgekehrt wird bei Abkühlung der Flüssigkeit ihre Dichte wieder zunehmen und damit der Auftrieb stärker, die Glaskörper steigen auf.

In den meisten Fällen sieht man keinen Glaskörper irgendwo in der Mitte der Röhre schweben. In diesem Fall herrscht eine Temperatur, die zwischen dem unteren Glaskörper im oberen (schwimmenden) Bereich und dem oberen Glaskörper im unteren (abgesunkenen) Bereich liegt. Wie schon erwähnt: das Themometer ist ungeeignet, kurzfristige Temperaturänderungen in einem Raum anzuzeigen. Steigt die Raumtemperatur, dann muß die Umgebungsluft erst Wärme an die Flüssigkeit abgeben, um diese auf die herrschende Raumtemperatur zu erwärmen. Umgekehrt, wenn es im Raum kälter wird, dann muß das Thermometer durch Wärmeleitung (und auch Wärmestrahlung) Wärmeenergie verlieren, um wieder auf die Raumtemperatur zu kommen.

Das Galileische Thermometer kann nur eine begrenzte Zahl Glaskörper aufnehmen, daher ist der Meßbereich natürlich eingeschränkt. Genauigkeit und Meßbereich hängen von Zahl der Körper und der Gradeinteilung (z.B. 1 oder 2 Grad) ab. Es ist eine schöne physikalische Spielerei und ein tolles Dekoobjekt.

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