Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge


Seitenleiste

Licht-im-Terrarium.de

Vorwort

ir:temperaturmessung

Temperaturmessung

Zwei Arten von "Temperatur"

Im Terrarium werden wir mit zwei verschiedenen „Temperaturen“ konfrontiert, die wir messen wollen. Die Anführungszeichen deuten bereits an, dass es sich dabei nicht wirklich um Temperaturen handelt, und das macht die Sache so schwierig.

Die erste Temperatur ist tatsächlich eine Temperatur, und daher leicht zu messen: Die Umgebungstemperatur oder Lufttemperatur im Terrarium.

Die zweite Art von Temperatur, ist die Temperatur die am „Sonnenplatz“ unter einer Lampe erreicht werden soll. Und hier handelt es sich nicht direkt um eine Temperatur, sondern eher um Wärme, oder noch besser um Wärmestrahlung. Und Wärmestrahlung kann ein Thermometer nunmal nicht messen. Daher werden unterschiedliche Thermometer und unterschiedliche Umgebungstemperaturen bei der selben Lampe und im selben Abstand zu unterschiedlichen Zahlen und zu Verwirrung führen.

Thermometer-Typen

Ein Thermometer misst nie die Temperatur der Umgebung, oder die Wärmestrahlung einer Lampe, sondern grundsätzlich seine eigene Temperatur.

Bimetallthermometer

Die Funktion dieses Thermomters beruht auf der Wärmeausdehnung von Metallen, und zeigt die Temperatur der beiden Metallstreifen an. Die runden analogen Zoohandels-Thermometer sind Bimetallthermometer. Häufig sind diese Thermometer in einen Plexiglaskasten eingeschlossen. Unter Wärmestrahlung heizt sich dieser Kasten auf, und führt dazu dass eine höhere Temperatur gemessen wird.

„Quecksilberthermometer“ / Flüssigkeitsthermometer

Das Flüssigkeitsthermometer (nicht immer mit flüssigem Quecksilber gefüllt, sondern häufig mit gefärbtem Ethanol oder Substanzen) beruht ebenfalls auf der Temperaturausdehnung, hier von Flüssigkeiten, und zeigt die Temperatur der Flüssigkeit an.

Elektronische Wiederstandthermometer

Diese Thermometer beruhen entweder meist der Änderung des elektrischen Widerstands des Leiters mit der Temperatur. Sie messen die Temperatur des elektrischen Leiters.

Elektronische Thermoelement-Thermometer

Ein wpde_thermoelement wandelt eine Temperaturdifferenz in eine elektrische Spannung um, die anschließend gemessen werden kann. Diese Thermometer reagieren sehr schnell und sind daher gut für eine Kontakttemperaturmessung geeignet.

Flüssigkristallthermometer

Die insbesondere im Aquarienbereich bekannten Flüssigkristallthermometer bestehen aus verschiedenen farbigen Feldern, die bestimmten Temperaturen zugeordnet sind. Das physikalische Prinzip bildet die temperaturabhängige Drehung der Polarisationsebene durch Flüssigkristalle. Licht kann nur in dem Feld passieren, in dem die Temperatur mit der voreingestellten Mischung der Flüssigkristalle übereinstimmt. Diese Thermometer messen die Temperatur der Flüssigkristallschicht.

Infrarotthermometer / Pyrometer

Infrarotthermometer sind die einzigen Thermometer in dieser Gruppe, die nicht ihre eigene Temperatur messen. Diese Thermometer müssen also etwas über die Eigenschaften des Objekts wissen, dessen Temperatur sie messen wollen. Das macht sie besonders fehleranfällig.

Sie beruhen auf dem Prinzip der Temperaturstrahlung: Jeder warme Körper sendet Strahlung (bei niedrigen Temperaturen im infraroten Bereich) aus. Das Thermometer fängt diese Strahlung in ein oder zwei engen Wellenlängenbereichen auf, und berechnet daraus die Temperatur.

Da die Abstrahlung für verschiedene Materialien unterschiedlich ist, muss der Emissionskoeffizient ε des gemessenen Materials eingegeben werden. Dieser Emissionskoeffizient hängt vom Material aber auch von der Temperatur und der Wellenlänge ab1). Für Papier liegen die Werte beispielsweise zwischen ε=0,74 und ε=0,94.

Emissionskoeffizient Temperatur
schwarzer Pappe
IR-1600A (Voltcraft)
0,90 59,5°C
0,95 62,4°C
1,00 64,0°C

Messung der Lufttemperatur

Die Messung der Luft- / Wasser- oder Substrattemperatur ist relativ einfach, da hier wirklich eine Temperatur gemessen wird. Das Thermometer wird in möglichst guten und vollständigen Kontakt mit der Substanz gebracht, deren Temperatur gemessen werden soll. Eine zusätzliche Wärmeaufnahme, z.B. durch Lampen muss vermieden werden. Deswegen wird die Lufttemperatur im Schatten gemessen. Wenn das Thermometer sich an die Temperatur seiner Umgebung angeglichen hat, d.h. die Temperatur des Thermometers genauso hoch ist wie die Temperatur der Umgebung, kann die Umgebungstemperatur am Thermometer abgelesen werden.

Messung der Wärmestrahlung unter einer Lampe

Die Wärmestrahlung (sichtbare sowie IR und UV Strahlung) der Lampe führt wenn ein Körper diese Strahlung absorbiert zur Erwärmung und somit zur Temperaturerhöhung. Auf welche Temperatur der Körper erwärmt wird hängt von verschiedenen Punkten ab: Welchen (spektralen) Absorptionsgrad hat der Körper (im sichtbaren Bereich nehmen wir das als „Farbe“ wahr)? Wie hoch ist die Umgebungstemperatur? Wie gut kann der Körper Wärme an die Umgebung abgeben (Kontakt zu gut leitenden Gegenständen, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung)? Die Wärmekapazität des Gegenständes beeinflusst außerdem wie lange es dauert bis sich die Gleichgewichtstemperatur einstellt.
Siehe auch: Wärmestrahlung

Temperaturmessung unter einer Lampe mit verschiedenen Thermometern
Foto: Nicole Welz, www.nicoles-halsbandleguane.de

Auch ein Thermometer misst immer die Temperatur auf die es durch die Wärmestrahlung erwärmt wurde, bzw. ein Infrarotthermometer die Temperatur des entsprechenden Gegenstandes.
Die selbe Bestrahlungsstärke wird je nach Situation völlig unterschiedliche Temperaturen erzeugen, so können verschiedene Personen unter der selben Lampe mit unterschiedlichen Thermometern oder unter unterschiedlichen Bedingungen völlig verschiedene Temperaturen messen, obwohl die Bestrahlungsstärke und somit die nutzbare Energie gleich ist.

Auf der anderen Seite kann die selbe Temperatur mit unterschiedlichen Thermometern oder unter unterschiedlichen Bedingungen gemessen zu völlig unterschiedlichen Bestrahlungsstärken gehören, die dem Reptil eine unterschiedliche Energie zur Verfügung stellen.

Bei der Beurteilung der gemessenen Temperatur einer Lampe sollten immer beachtet werden:

  • Welche Farbe und Material hat der Thermosensor? Materialien die viel Strahlung absorbieren messen eine höhere Temperatur.
  • Wie viel Kontakt hat das Thermometer zur Umgebung? Thermosensoren die in einem durchsichtigen Plastikgehäuse eingefasst sind und weniger keine Wärme an die Umgebung abgeben können, messen eine höhere Temperatur. Ist ein Luftzug in der Nähe des Thermosensors oder steht die Luft?
  • Wie hoch ist die Umgebungstemperatur?
  • Wird der Thermosensor direkt von der Lampe angestrahlt oder befindet er sich im Schatten der Thermometergehäuses und misst daher nur die niedrigere Lufttemperatur?
  • Wird die Temperatur z.B. eines Steins mit einem Infrarotthermometer gemessen, gilt alles was oben für den Thermosensor erwähnt wurde für den Stein. Außerdem stellt sich die Frage, ob der Emissionsgrad am Infrarotthermometer korrekt für das gemessene Material eingestellt wurde.

Diskussion

Geben Sie Ihren Kommentar ein. Wiki-Syntax ist zugelassen:
OEXKA
 
ir/temperaturmessung.txt · Zuletzt geändert: 2014/03/08 18:11 (Externe Bearbeitung)

Seiten-Werkzeuge