Die Temperatur sagt, wie warm oder kalt ein Körper ist. Du misst sie mit einem Thermometer in Grad Celsius, Zeichen °C. Die Celsius-Skala hat zwei feste Punkte:

• 0 °C ist die Temperatur von Eiswasser, bei der Eis schmilzt und Wasser gefriert.
• 100 °C ist die Temperatur von kochendem Wasser (in der Nähe des Meeresspiegels).

Der Abstand dazwischen ist in 100 gleiche Abschnitte geteilt. Jeder ist ein Grad. So kalibriert man ein Thermometer. Unter 0 °C schreibt man ein Minuszeichen: Bei −5 °C ist es 5 Grad kälter als 0 °C.

In einem Flüssigkeitsthermometer steckt gefärbter Alkohol in einem dünnen Röhrchen. Wird es wärmer, dehnt sich die Flüssigkeit aus und steigt. Wird es kälter, zieht sie sich zusammen und sinkt. Warte beim Messen, bis sich der Stand nicht mehr ändert. Das Thermometer muss erst die Temperatur der Umgebung annehmen.

Die Schmelztemperatur ist die Temperatur, bei der ein fester Stoff flüssig wird. Bei derselben Temperatur wird er beim Abkühlen wieder fest. Die Siedetemperatur ist die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit kocht und gasförmig wird. Beim Sieden steigen Blasen im ganzen Inneren der Flüssigkeit auf. Für jeden Stoff sind die Werte anders (hier gerundet):

Unter der Schmelztemperatur ist der Stoff fest. Zwischen Schmelz- und Siedetemperatur ist er flüssig. Über der Siedetemperatur ist er gasförmig.

Misst du beim Erwärmen in gleichen Abständen die Temperatur, kannst du die Werte in einer Tabelle eintragen und als Punkte in ein Diagramm zeichnen. Auf der waagerechten Achse steht die Zeit, auf der senkrechten die Temperatur. Beispiel: Wasser von 20 °C steht auf einer heißen Herdplatte.

Zuerst steigen die Punkte gleichmäßig nach oben. Ab 8 Minuten liegen sie auf einer waagerechten Linie: Die Temperatur bleibt bei 100 °C, obwohl die Platte weiter heizt. Das Wasser siedet. Die Wärme wird jetzt gebraucht, um die Teilchen voneinander zu lösen. Dasselbe geschieht beim Schmelzen: Die Temperatur bleibt bei 0 °C, bis das ganze Eis geschmolzen ist.

Fast alle Stoffe dehnen sich beim Erwärmen aus und ziehen sich beim Abkühlen zusammen. Das heißt Wärmeausdehnung. Feste Körper werden länger, Flüssigkeiten und Gase brauchen mehr Platz. Eine Stahlschiene von 30 m Länge wird im Sommer etwa 2 cm länger als im Winter (das ist nur eine grobe Größenordnung). Darum haben Brücken Dehnungsfugen, kleine Lücken in der Fahrbahn, sonst würden sie sich verbiegen. Ältere Gleise hatten kleine Lücken zwischen den Schienen. Moderne Gleise sind lückenlos verschweißt. Bei gleicher Erwärmung dehnen sich Gase am stärksten aus, feste Körper am wenigsten.

Das Teilchenmodell erklärt es: Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Teilchen. Ein Tintentropfen verteilt sich in warmem Wasser schneller als in kaltem. Schnellere Teilchen brauchen mehr Platz. Ihr Abstand wird größer, und der Körper dehnt sich aus. Die Teilchen selbst werden nicht größer. Beim Abkühlen werden sie langsamer, der Abstand schrumpft, und der Körper zieht sich zusammen.

Wasser macht eine Ausnahme von der Regel. Man nennt das Anomalie des Wassers. Kühlst du Wasser von 20 °C ab, zieht es sich zuerst zusammen. Bei 4 °C hat es das kleinste Volumen. Kühlst du weiter bis 0 °C ab, dehnt es sich wieder etwas aus. Beim Gefrieren wird das Volumen noch einmal deutlich größer. Als Faustregel gilt: Aus 11 Litern Wasser werden etwa 12 Liter Eis.

Eis braucht also mehr Platz als gleich viel Wasser. Ein Eisklotz ist deshalb leichter als ein gleich großer Wasserklotz, und Eis schwimmt auf dem Wasser. Auf einem See bildet sich das Eis oben, und das 4 °C warme Wasser sinkt auf den Grund. Deshalb frieren tiefe Seen nicht ganz zu, und Fische überleben. Eine volle Flasche im Gefrierfach oder ein Wasserrohr bei starkem Frost kann platzen.