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Öffnen wir eine alte Kommode, fühlt sich der metallene Beschlag kälter an als das Holz – wie kann das sein, wo doch beide Materialien derselben Raumtemperatur ausgesetzt sind?

Metall leitet die Wärme der Haut schneller ab als Holz, die Hautoberfläche verliert an Temperatur und wir empfinden Kälte. Die Temperatur ist eine physikalische Grösse, die vor allem bei thermodynamischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt: Wenn sich zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen berühren, fliesst kinetische Energie vom wärmeren Körper zum kälteren. Dies geschieht solange, bis beide Körper die gleiche Temperatur aufweisen. Die Temperatur beziffert diese mittlere kinetische Energie, also wie heftig sich die Teilchen bewegen.

Die bekanntesten internationalen Einheiten nach SI (Système international d’unités) sind Kelvin (K) und Grad Celsius (°C). Die beiden Einheiten besitzen die gleiche Skalierung, aber einen unterschiedlichen Nullpunkt. Im englischsprachigen Raum ist zudem Grad Fahrenheit (°F) gebräuchlich.

Die meisten physikalischen und chemischen Stoffeigenschaften sind temperaturabhängig, z. B. die Dichte oder die Viskosität. Deshalb spielt die Temperatur in der Messtechnik eine wichtige Rolle.

Was ist schwerer – ein Kilogramm Eisen oder ein Kilogramm Federn? Auf dieses Rätsel fallen Kinder gerne hinein. Natürlich bleibt ein Kilogramm ein Kilogramm, aber das Volumen unterscheidet sich beträchtlich – die Materialien weisen eine unterschiedliche Dichte auf.

Die Massendichte (ρ) beschreibt den Quotienten aus der Masse (m) eines Körpers und seinem Volumen (V) und wird in der Regel in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) oder Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) angegeben, bei Flüssigkeiten auch in Kilogramm pro Liter (kg/l).

        m
ρ = —–
        V
Das Material bestimmt jeweils die Dichte, die als so genannte intensive Grösse von Form und Grösse des Körpers unabhängig ist. Im Allgemeinen dehnen sich Stoffe mit steigender Temperatur aus, wodurch ihre Dichte sinkt. Eine Ausnahme bilden Stoffe mit einer Dichteanomalie wie Wasser – bei 4 °C hat es sein kleinstes Volumen und damit die grösste Dichte. Sinkt die Temperatur weiter und das Wasser gefriert zu Eis, nimmt die Dichte wieder ab.

Spaghettiplausch auf dem Mount Everest? – Keine gute Idee: Aufgrund des geringen Luftdruckes siedet das Wasser dort bereits bei 72°C und reicht so nicht aus, die Pasta gar zu kochen.

Druck begleitet uns im Alltag überall – Reifendruck beim Auto oder Kopfschmerzen bei Wetterwechsel, ausgelöst durch die Veränderung des Luftdrucks. Auch, dass wir überhaupt etwas hören, verdanken wir dem Schalldruck.
Wenn eine Kraft senkrecht auf eine bestimmte Fläche einwirkt, spricht man in der Physik vom Druck. Er tritt nicht nur in Flüssigkeiten und Gasen auf, auch feste Körper können auf andere Körper Druck ausüben. Der Druck breitet sich gemäss dem Pascal’schen Prinzip allseitig aus.

Die SI-Einheit für den Druck ist Pascal (Pa) – benannt nach dem französischen Wissenschaftler Blaise Pascal. 1 Pascal entspricht der Kraft von 1 Newton pro Quadratmeter. Die Einheit Bar ist ebenfalls oft in Gebrauch – 1 bar entspricht dabei etwa dem Druck einer Wassersäule von 10 m Höhe, nämlich 100 000 Pa.

Der Begriff «Gas», so sagt man, entspringt dem griechischen Wort «Chaos» und beschrieb ursprünglich speziell den Dunst auf dem Wasser, der durch Kälte entsteht.

Gase sind in der Tat etwas chaotisch, schliesslich bewegen sich ihre Teilchen in grossem Abstand wild durcheinander und füllen den verfügbaren Raum gleichmässig aus. Da sich die in der Natur vorkommenden «realen Gase» mathematisch oft nur schwer beschreiben lassen, hat die Wissenschaft eine vereinfachte und idealisierte Modellvorstellung geschaffen. Dabei geht man – stark vereinfachend – davon aus, dass die ungeordneten Teilchen keine Ausdehnung besitzen sowie untereinander und mit den Wänden nur mit harten, elastischen Stössen interagieren. Dank dieser Vorstellung lassen sich viele thermodynamische Prozesse von Gasen beschreiben und verstehen.
Einige reale Gase wie zum Beispiel Wasserstoff und Helium kommen in ihrem Verhalten diesem idealen Gas recht nahe. Prinzipiell entfernen sich Gase bei steigendem Druck zunehmend vom Verhalten des idealen Gases.