Heute wollen wir ein Thermometer in der Flasche bauen. Vor dem Zeitalter der digitalen Thermometer wurde so die Temperatur gemessen. Wir werden in einer Woche diesenVersuch erklären und auch, was das mit dem neuen Weltraumteleskop James Webb zu tun hat!
Lade hier die Anleitung als PDF herunter!
NASA ( https://web.archive.org/web/20100527230418/http://www.jwst.nasa.gov/images_artist13532.html )
Erklärung
Du hast es bestimmt schon erraten: Das "Thermometer" funktioniert aufgrund der Wärmeausdehung des Wassers. fast alle Stoffe dehnen sich bei Erwärmung aus und ziehen sich bei Abkühlung zusammen. Deshalb steigt die Wassersäule im Strohhalm, sobald das Wasser sich erwärmt.
Interessanterweise hat gerade Wasser aber eine "Anomalie", verhält sich also ein wenig entgegen der obigen Regel. Wasser zieht sich nur bis ca. 4°C zusammen, wenn man es abkühlt. Unterhalb 4°C bis es bei 0°C gefriert dehnt es sich wieder aus! Mit unserem Thermometer wirst Du das wahrscheinlich nur schwer beobachten können, weil die Ausdehung sehr gering ist. Wenn es zu Eis gefriert, dehnt es sich noch einmal ein ganzes Stück aus, deshalb können Flaschen beim Einfrieren regelrecht gesprengt werden. Das ist dann aber ein anderer Vorgang, weil flüssiges Wasser zu Eis in Kristallform wird. Die Ausdehung kommt dabei von der Kristallisation.
Es gibt viele Anwendungen in Wissenschaft und Technik, wo Ausdehung und Zusammenziehung absolut nicht gewünscht sind. Zum Beispiel beim Bau von Teleskopen wie dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop. Wenn sich dabei nämlich Abstände zwischen Linsen und Spiegeln verändern, wird das Bild unscharf. Stell' Dir einmal vor oder probiere es aus - wenn Du eine Brille trägst - dass sich der Abstand zu Deinen Augen um einige Zentimeter ändert! Dann sieht Du ja auch unscharf. Beim hochgenauen Teleskopen braucht es hierzu nur Bruchteile eines Millimters.
Deshalb sind viele Teile von James Webb aus Materialien gefertigt, die sich bei Erwärmung und Abkühlung wenig ausdehnen oder zusamenziehen, z.B. Kohlefaser, die sich bei Erwärmung 100x weniger ausdehnt als z.B. Aluminium.
