Minimum-Maximum-Thermometer

Ein Minimum-Maximum-Thermometer

Ein Minimum-Maximum-Thermometer dient dazu, die in einem längeren Zeitraum (Minuten, Stunden oder Tage) auftretenden minimalen und maximalen Temperaturen zu erfassen und gleichzeitig die aktuelle Temperatur anzuzeigen.

Aufbau

Das Minimum-Maximum-Thermometer (alter Bauart) besteht aus einem langen U-förmig gebogenen Glasröhrchen, in dem sich Quecksilber befindet. Das Quecksilber sammelt sich am Boden des U und läuft bei Temperaturänderungen relativ weit den linken bzw. rechten Schenkel des U hinauf. Auf dem linken und rechten Ende der Quecksilbersäule schwimmen magnetische, farbige Schwimmkörper (Stahlstäbchen). Außerdem befindet sich im linken Schenkel des U-förmigen Röhrchens ein durchsichtiges flüssiges Medium mit hohem Ausdehnungskoeffizient, zum Beispiel Alkohol. Dieses flüssige Medium ist die eigentliche Messflüssigkeit. Am linken Schenkel befindet sich eine Temperaturskala, die oben die tiefsten und unten die höchsten Temperaturwerte hat. Am rechten Schenkel ist es dagegen umgekehrt. Die Skala beginnt dort unten mit den niedrigsten Temperaturwerten und endet oben mit den höchsten Temperaturen. Im rechten Schenkel des U befindet sich über dem Quecksilber ein Gas, das auf den Quecksilberfaden einen leichten Dauerdruck ausübt. Dieser Gasdruck kann die Quecksilbersäule bei sinkenden Temperaturen in den linken Schenkel zurück drücken.

Beispiel für eine Messung

Steigt die Temperatur an, dehnt sich das flüssige Messmedium oben im linken Schenkel aus. Weil der Durchmesser der Kapillarröhre größer als der der Stahlstäbchen ist, umströmt das neu entstandene zusätzliche Alkoholvolumen das linke Stahlstäbchen, es wird also nicht verschoben sondern von einem hinter der Skala liegenden Permanentmagneten festgehalten. Der Alkohol drückt im linken Schenkel des U-Rohres die Quecksilbersäule nach unten, im rechten Schenkel nach oben. Das Quecksilber schiebt dabei das rechte Stahlstäbchen vor sich her nach oben bis die höchste Temperatur erreicht ist. Dort wird es bei diesem Maximalwert von einem Permanentmagneten festgehalten. Die Position des rechten Stahlstäbchens zeigt die höchste erreichte Temperatur.

Fällt die Temperatur, dann verringert sich das Volumen der Messflüssigkeit, das Messmedium zieht sich etwas zusammen und saugt die Quecksilbersäule wieder höher in den linken Schenkel des U-Rohres. Das Messmedium zwischen der linken Quecksilbersäule und dem linken Stahlstäbchen umströmt das linke Stahlstäbchen und fließt nach oben. Wegen seiner großen Oberflächenspannung kann das Quecksilber das Stahlstäbchen nicht umströmen, sondern schiebt es bei sinkender Temperatur vor sich her nach oben bis die tiefste Temperatur erreicht ist. Ein Dauermagnet hält das Stahlstäbchen in dieser Position fest. Die Position des linken Stahlstäbchens zeigt die tiefste erreichte Temperatur.

Bei Temperaturen zwischen diesen beiden Extremwerten berührt das Quecksilber die Stahlstäbchen nicht mehr. Die maximale und die minimale Temperatur des Beobachtungszeitraumes wird durch die Positionen der magnetisch festgehaltenen Stahlstäbchen angezeigt. Die aktuelle Temperatur kann bei den Enden der Quecksilbersäule auf den Skalen abgelesen werden.

Zum Neustart einer Extremwertmessung wird das Thermometer mit einem Druckknopf, der sich zwischen den beiden Schenkeln des Röhrchens befindet, zurückgestellt. Dieses hat zur Folge, dass die Permanentmagnete nach hinten geschoben werden. Dadurch werden die Stahlstäbchen nicht mehr angezogen und fallen jeweils auf ein Ende der Quecksilbersäule. Wird der Druckknopf losgelassen, kommen die Magnete wieder nach vorne und können die Stahlstäbchen wieder festhalten. Das Thermometer ist wieder messbereit.

Innenansicht

MinMax-Thermometer zerlegt

Das Bild zeigt ein zerlegtes Minimum-Maximum-Thermometer herkömmlicher Bauart. Rechts im Bild sieht man das Glasröhrchen. Es besteht aus dem U-förmigen Mittelteil mit der Kapillare, in der sich das Quecksilber und die Anzeigestifte befinden und den beiden birnenförmigen Erweiterungen oben. Das Röhrchen ist eingesetzt in einen Träger aus Plastik auf dem auch die Skala in Grad Celsius aufgedruckt ist. Das Röhrchen ist unten mit Kleber justiert und so geeicht worden. In der Vergrößerung sind auf der rot unterlegten Fläche die Glasbirnen A (rechts) und B (links) gut zu erkennen. B enthält die Messflüssigkeit, die sich bei Temperaturerhöhung ausdehnt. Die Glasbirne A ist nur etwa halb mit Flüssigkeit gefüllt, oberhalb ist ein Gaspolster. A wirkt wie ein Druckausgleichgefäß. Bei sinkender Temperatur drückt das Gas den Quecksilberfaden mehr in die linke Kapillare. In der Mitte des Bildes ist die Rückwand zu sehen. Sie trägt eine federnde Platte, auf der zwei Permanentmagnet-Streifen aufgeklebt sind. Diese magnetischen Streifen halten die kleinen Anzeigestifte fest, wenn diese Platte direkt hinter dem U-Röhrchen liegt. Zum Zurückstellen des Thermometers wird diese Platte kurz nach hinten gedrückt. (Um zu zeigen, dass die Streifen magnetisch sind, haftet hier im Bild eine Büroklammer daran.) Links im Bild ist das Gehäuse aus Plastik zu erkennen. Die Platte mit dem U-Röhrchen wird dort eingesetzt und das Thermometer anschließend mit der Rückwand verschlossen.

Das Thermometer zeigt eine aktuelle Temperatur von 19 Grad Celsius an, ein Minimum von 6 Grad und ein Maximum von 29 Grad.

Wegen des gefährlichen Quecksilbers werden solche Thermometer heute nicht mehr hergestellt.