Techniklexikon

akustisches Thermometer

auf der Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in einem Gas beruhendes Thermometer. Für ideale Gase ergibt sich die Schallgeschwindigkeit c₀ bei kleinen Amplituden, niedrigen Frequenzen und isotroper Schallausbreitung zu , wobei  das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten bei konstantem Druck und konstantem Volumen, R die allgemeine Gaskonstante, T die absolute Temperatur und M das Molekulargewicht bedeuten. Für reale Gase kann die druckabhängige Schallgeschwindigkeit in einer Reihe  mit den empirischen Virialkoeffizienten a, b, ... dargestellt werden. Das Prinzip der akustischen Thermometrie besteht darin, die Schallgeschwindigkeit bei hinreichend niedrigen Drücken p zu messen und dann nach  zu extrapolieren. Für die Messung der Schallgeschwindigkeit bedient man sich meist dem Prinzip der Kundtschen Röhre, nach dem stehende Wellen innerhalb eines in einem Resonator eingeschlossenen Gases erzeugt werden, deren Wellenlängen dann interferometrisch bestimmt werden. Als Gase werden oft ⁴He bei niedrigen, Ar bei Raum- und N₂ bei höheren Temperaturen verwendet.

Akustische Thermometer werden häufig zur Messung extrem niedriger oder extrem hoher Temperaturen eingesetzt. Plumb et al. entwickelten beispielsweise einen Sensor für den Bereich zwischen 2K und 20K, andere akustische Thermometer können Plasmatemperaturen bis zu 8000K messen.

akustisches Thermometer: Schematischer Aufbau.