Fahrenheit oder Celsius

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Fahrenheit ist so eine krumme amerikanische Einheit wie Quadratfuß, Pound oder Gallone. So etwas braucht heute keiner mehr und wir haben das metrische System und natürlich Grad Celsius. Das kann man im Physikunterricht viel besser verstehen… Gefrierpunkt von Wasser ist 0°C, Siedepunkt 100°C. und dazwischen teilt man den Temperaturbereich gleichmäßig ein und setzt die Skala nach unten und oben fort. Ganz einfach, oder?

Leider stimmt das nicht so ganz. Wir haben zwar in vielen Bereichen das metrische System eingeführt, aber ausgerechnet bei den Temperaturen nicht. Die metrische Einheit für Temperatur ist Kelvin (K) und nicht °C.
Weiter ist die Frage, was eine gleichmäßige Einteilung der Temperaturskala bedeutet, nicht so ganz einfach. Gut, die Striche beim Thermometer sollen gleiche Abstände haben, aber welche Flüssigkeit verwendet das Thermometer?
Was ist der Schmelzpunkt und der Siedepunkt von Wasser? Schon leichte Verunreinigungen ändern sie und der Luftdruck hat auch einen recht starken Einfluss auf den Siedepunkt. Das lässt sich alles normieren und die Temperaturskala ist ja präzise genug definiert, aber die richtige Skala ist Kelvin (K).

Aber wenn wir sowieso nicht das metrische System für die Temperatur verwenden, stellt sich erst einmal die Frage, warum. Jeder weiß es: Die Kelvintemperaturen sind unhandlich und unintuitiv. Zum Teil ist das eine Gewohnheitssache, aber vielleicht steckt noch mehr dahinter.

Die meisten Messgrößen erleben wir in unserem Alltag in sehr verschiedenen Größenordnungen. Längenangaben können vom Millimeterbereich bis zu tausenden von Kilomrtern reichen, das ist alles Teil unseres Alltags, nicht Laborkram. Zeiten können Sekunden und Jahre sein. Massen können Milligramm und Tonnen sein. Bei Temperaturen interessiert uns aber normalerweise die Wasser- und Lufttemperatur und das subjektive Empfinden dieser Temperatur. Der Schmelzpunkt von Aluminium ist sicher interessant und vielleicht für die Prüfung in Chemie oder Physik einmal wissenswert gewesen, aber sicher für die meisten von uns nicht Teil des Alltags.

Aber für das Temperaturempfinden und die Abbildung des relevanten Bereichs ist die Fahrenheitskala geradezu perfekt:

  • Der Temperaturunterschied von 1°C ist gefühlt recht groß, aber Zehntel sind übertrieben. 1°F ist vielleicht die richtige Abstufung für diesen Zweck
  • Der Gefrierpunkt von Wasser kann noch interessant sein, wenn es zum Beispiel darum geht, ob man noch schwimmen kann oder ob es Glatteis gibt. Aber es gibt doch einige andere Temperaturen, die man beachten muss… Bis etwa 0°F kann man sich noch einigermaßen gut draußen bewegen. Wenn es viel kälter als das ist, braucht man Spezialausrüstung oder geht nur sehr kurz heraus.
  • Unsere Körpertemperatur liegt in der Nähe von 100°F und Temperaturen bis in diesem Bereich sind sehr warm, aber noch für längere Zeit ganz gut erträglich, auch als Wassertemperatur.

Wir werden kaum die Fahrenheitskala bei uns einführen, aber ich finde dass das von den ganzen nicht-metrischen Einheiten noch die sinnvollste ist, viel sinnvoller als Celsius.

Wenn man aber wissenschaftlich mit Temperaturen arbeitet, vor allem in der physikalischen Chemie, dann zeigen sich wieder die Vorteile der reinen Lehre beim Einsatz von metrischen Einheiten. Viele Formeln vereinfachen sich sehr, wenn man Kelvintemperaturen verwendet, was weniger an einem Skalierungsfaktor liegt und mehr daran, dass in diesem Fall noch ein Summand in der Umrechnung benötigt wird.

So ist der maximal erzielbare Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen \frac{T_1-T_2}{T_1} oder das ideale Gasgesetz p \cdot v_m = R_m \cdot T (intensive Form) bzw. p \cdot V = n \cdot R_m \cdot T (extensive Form). Die intensive Form abstrahiert von der Stoffmenge, man betrachtet also das Molvolumen statt des Gesamtvolumens. Mir gefällt das besser, weil die extensiven Formen eine implizite Integration über einen Volumenbereich voraussetzen oder eine Homogenität, während man mit intensiven Größen Eigenschaften einer Materie an einem Punkt oder zumindest in einer kleinen Umgebung beschreiben kann, solange man von der durch die Moleküle und Atome gegebenen Granularität abstrahieren kann. Größen wie Temperatur und Druck sind ja erst ab einer gewissen Anzahl von Molekülen oder Atomen in einem betrachteten Volumenbereich wirklich sinnvoll definierbar…

Zur Umrechnung zwischen Fahrenheit und Celsius kann man sich folgende Fixpunkte merken:

  • -40^{\rm o}{\rm C} = -40^{\rm o}{\rm F}
  • 0^{\rm o}{\rm F} = -17\frac{7}{9}^{\rm o}{\rm C}
  • 0^{\rm o}{\rm C} = 32^{\rm o}{\rm F}
  • 10^{\rm o}{\rm C} = 50^{\rm o}{\rm F}
  • 20^{\rm o}{\rm C} = 68^{\rm o}{\rm F}
  • 30^{\rm o}{\rm C} = 86^{\rm o}{\rm F}
  • 100^{\rm o}{\rm F} = 37\frac{7}{9}^{\rm o}{\rm C}
  • 100^{\rm o}{\rm C} = 212^{\rm o}{\rm F}

Daraus kann man die Umrechnungsformeln natürlich jederzeit herausfinden, aber sie sind auch nicht schwierig:

  • k = \frac{5}{9}(f+ 459.67)
  • f = \frac{9}{5}k - 459.67
  • k = c + 273.15
  • c = k - 273.15
  • f = \frac{9}{5}c+32
  • c = \frac{5}{9}(f - 32)

Dabei sind k, f und c die Temperaturen in K, °C und °F.

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3 Gedanken zu „Fahrenheit oder Celsius

  1. Ich weiss nicht so recht… ob ich bei -10° C oder -25° C vor die Türe gehe, macht bekleidungstechnisch doch keinen soo großen Unterschied (selbst ausprobiert). In Fahrenheit ist das ein Sprung von -14° auf +14°

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