Auch wenn der Sommer nun (zumindest im meteorologischen Sinne) zu Ende geht, bleiben uns die zahlreichen Meldungen über Hitzerekorde noch deutlich in Erinnerung. Nun stellt sich die Frage: Auf welche Weise kann die Temperatur denn überhaupt gemessen werden?
Offensichtlich ist dafür ein Thermometer notwendig. Doch diese Messgeräte machen sich mitunter viele physikalische Gesetze und Eigenschaften zunutze, um daraus schließlich die Temperatur abzuleiten.

Beispielbild eines Flüssigkeitsthermometers (Quelle: Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Thermometer)

Beginnen wir mit einem klassischen Flüssigkeitsthermometer. Das Prinzip ist einfach. Eine bestimmte Flüssigkeitsmenge – früher Quecksilber, heutzutage oft Ethanol – dehnt sich aus, sobald sie erwärmt wird. Diese Volumenänderung zeigt sich, indem der Pegel der Flüssigkeit entlang eines Röhrchens steigt oder sinkt. Eine entsprechend angepasste Skala (siehe Link für mehr Informationen) gibt die Temperatur an. Doch nicht nur bei Flüssigkeiten lässt sich dieser Effekt verwenden. Eine weitere Thermometerbauweise zeichnet sich dadurch aus, dass zwei unterschiedliche Metallstreifen fest miteinander verklebt werden. Man nennt dies auch „Bimetallstreifen“. Die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten sorgen bei Erwärmung oder Abkühlung dafür, dass sich das Bimetall in eine oder die andere Richtung krümmt. Das Ausmaß der Krümmung lässt auf die Temperatur schließen. Oft werden hierfür Legierungen verwendet, die Eisen, Nickel oder Mangan enthalten. Naheliegenderweise heißen die Messgeräte, die diese Art der Temperaturmessung benutzen, Ausdehnungsthermometer.

Beispielbild eines Bimetall-Thermometers (Quelle: Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Bimetallthermometer)

Sogenannte Thermoelemente bestehen aus zwei unterschiedlichen Materialien, zwischen denen eine Spannung gemessen werden kann. Hierbei wird der sogenannte Seebeck-Effekt ausgenutzt. Dieser besagt, dass die gemessene Spannung abhängig vom Temperaturunterschied der beiden Materialien ist. Da nur die Differenz, jedoch nicht der absolute Temperaturwert gemessen werden kann, muss für eine echte Temperaturmessung eine der beiden schon bekannt sein.

Die Funktionsweise eines Widerstandsthermometers beruht darauf, dass der elektrische Widerstand temperaturabhängig ist. Liegt also ein konstanter Strom am Gerät an, ändert sich die gemessene Spannung, wenn sich die Temperatur ändert. Dadurch kann diese abgeleitet werden. Zumeist werden hierfür Metalle wie Platin, Nickel oder Silizium verwendet.

Allgemein haben diese Messgeräte die Gemeinsamkeit, dass sie mit der zu messenden Oberfläche oder dem zu messenden Material in Kontakt kommen müssen. Daher gibt es hierfür den Überbegriff „Berührungsthermometer“. Weitere Varianten sind beispielsweise das Dampfdruckthermometer, das auf den Eigenschaften des Dampfdrucks einer Flüssigkeit beruht, oder Temperaturmessstreifen. Letztere verändern in Abhängigkeit der Temperatur ihre Farbe.

Im Gegensatz dazu gibt es auch Messgeräte, die keinen direkten Kontakt benötigen. Hier wird die ausgehende Strahlung im Infrarotbereich genutzt. Diese ist sowohl in ihrer Intensität als auch in der Wellenlängenverteilung von der Eigentemperatur abhängig. Das Plancksche Strahlungsgesetz (bzw. das Stefan-Boltzmann-Gesetz und das Wiensche Verschiebungsgesetz) bildt dabei die physikalische Grundlage. Für die Messung wird ein Infrarotsensor benötigt. Verschiedene Variationen der Messung analysieren entweder einen großen Wellenlängenbereich oder konzentrieren sich auf wenige spezielle Wellenlängen und ermitteln aus dem Vergleich die Temperatur. Wohlbekannt ist uns diese Art der Messung beispielsweise von Fieberthermometern.

M.Sc. Met. Fabian Chow
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 31.08.2026
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