Celsius, Fahrenheit und Kelvin: So funktionieren die Temperaturskalen
Der größte Teil der Welt sagt, es sind 20 Grad draußen, die USA sagen 68, und eine Physikerin sagt vielleicht 293. Alle drei beschreiben denselben angenehmen Frühlingstag.
Temperatur ist unter den Einheiten eine Besonderheit: Die Skalen unterscheiden sich nicht nur in der Größe ihrer Schritte, sondern beginnen auch an verschiedenen Nullpunkten. Dieser Ratgeber erklärt, woher jede Skala kommt, wie Sie exakt und im Kopf umrechnen und welchen Umrechnungsfehler selbst sorgfältige Menschen machen.
Drei Skalen, drei Nullpunkte
Celsius (°C) legt 0° auf den Gefrierpunkt und 100° auf den Siedepunkt von Wasser auf Meereshöhe. Anders Celsius schlug die Skala 1742 vor. Kurioserweise lief seine ursprüngliche Version umgekehrt – Wasser kochte bei 0° und gefror bei 100° –, und sie wurde kurz nach seinem Tod umgedreht.
Fahrenheit (°F) wurde Anfang des 18. Jahrhunderts von Daniel Gabriel Fahrenheit definiert. Auf seiner Skala gefriert Wasser bei 32° und kocht bei 212°; zwischen den beiden Punkten liegen also 180 Fahrenheit-Grade statt 100. Heute wird Fahrenheit vor allem in den USA und einer Handvoll weiterer Länder verwendet.
Kelvin (K) ist die wissenschaftliche Skala. Sie beginnt am absoluten Nullpunkt, der tiefsten physikalisch möglichen Temperatur, bei der Teilchen die geringstmögliche Energie haben. Ein Kelvin ist genauso groß wie ein Grad Celsius, die Skalen sind also nur verschoben: 0 K sind −273,15 °C. Seit 1968 heißt die Einheit „Kelvin“ ohne „Grad“ – es heißt also 293 K, nicht 293 °K.
| Bezugspunkt | Celsius | Fahrenheit | Kelvin |
|---|---|---|---|
| Absoluter Nullpunkt | −273,15 °C | −459,67 °F | 0 K |
| Celsius gleich Fahrenheit | −40 °C | −40 °F | 233,15 K |
| Wasser gefriert | 0 °C | 32 °F | 273,15 K |
| Angenehmes Zimmer | 20 °C | 68 °F | 293,15 K |
| Menschlicher Körper | 37 °C | 98,6 °F | 310,15 K |
| Wasser kocht (Meereshöhe) | 100 °C | 212 °F | 373,15 K |
Die exakten Formeln
Weil die Nullpunkte verschieden sind, braucht die Umrechnung zwischen Celsius und Fahrenheit sowohl eine Multiplikation als auch eine Addition:
°F = °C × 9/5 + 32
°C = (°F − 32) × 5/9
Für Kelvin genügt eine Verschiebung:
K = °C + 273,15
°C = K − 273,15
Beispiel: 25 °C in Fahrenheit.
25 × 9/5 + 32 = 45 + 32 = 77 °F
Beispiel: 50 °F in Celsius.
(50 − 32) × 5/9 = 18 × 5/9 = 10 °C
Die Umrechner Celsius in Fahrenheit und Fahrenheit in Celsius zeigen das Ergebnis für jeden Wert sofort.
Eine Kopfrechen-Abkürzung fürs Wetter
Für alltägliche Temperaturen gilt: Celsius-Wert verdoppeln und 30 addieren:
20 °C → 20 × 2 + 30 = 70 °F (exakt: 68 °F)
In die andere Richtung: 30 abziehen und halbieren:
80 °F → (80 − 30) ÷ 2 = 25 °C (exakt: 26,7 °C)
Zwischen etwa 0 °C und 30 °C liegt die Abkürzung nur wenige Grad daneben – das deckt das meiste Wetter ab. An den Extremen wird sie schlechter, also verwenden Sie sie nicht beim Kochen, in der Medizin oder für Technisches.
Der Fehler, den fast alle machen: Temperaturunterschiede
Angenommen, der Wetterbericht sagt, morgen wird es 10 °C wärmer. Wie viel wärmer ist das in Fahrenheit?
Setzt man 10 in die Formel ein, erhält man 50 °F – aber das ist falsch. Die Formel rechnet einen Messwert um, und das „+ 32“ gibt es nur, weil die Nullpunkte verschieden sind. Ein Unterschied zwischen zwei Temperaturen hat keinen Nullpunkt; es zählt nur die Größe eines Grades:
Eine Änderung um 10 °C = eine Änderung um 10 × 9/5 = 18 °F
Dasselbe gilt für Toleranzen, die Kalibrierung von Backöfen und Klimadaten. Ein globaler Temperaturanstieg um 1,5 °C ist ein Anstieg um 2,7 °F, nicht um 34,7 °F. Zwischen Celsius und Kelvin ist ein Unterschied in beiden Einheiten dieselbe Zahl: Ein Anstieg um 1 °C ist ein Anstieg um 1 K.
Warum die Wissenschaft Kelvin verwendet
Viele physikalische Gesetze hängen von der absoluten Temperatur ab, gemessen ab dem absoluten Nullpunkt. Im idealen Gasgesetz etwa verdoppelt sich der Druck eines Gases bei gleichem Volumen, wenn sich seine Temperatur in Kelvin verdoppelt. Eine Celsius-Temperatur zu verdoppeln hat dagegen keine physikalische Bedeutung: 20 °C ist nicht „doppelt so warm“ wie 10 °C. In Kelvin lautet der Vergleich 293 K gegenüber 283 K – nur etwa 3,5 % wärmer.
Seit 2019 ist das Kelvin über einen festgelegten Wert der Boltzmann-Konstante definiert, die Temperatur und Energie verknüpft, statt über die Eigenschaften von Wasser. Im Alltag hat sich nichts geändert: Wasser gefriert weiterhin bei etwa 0 °C.
Das Wichtigste in Kürze
- Celsius und Fahrenheit haben verschiedene Nullpunkte und verschieden große Grade; Kelvin hat die Gradgröße von Celsius, beginnt aber am absoluten Nullpunkt.
- °F = °C × 9/5 + 32; K = °C + 273,15.
- Fürs Wetter liegen Sie mit „verdoppeln und 30 addieren“ nur wenige Grad daneben.
- Temperaturunterschiede rechnen Sie nur mit der Gradgröße um: 1 °C Änderung = 1,8 °F Änderung.
- −40 ist die einzige Temperatur, die in Celsius und Fahrenheit gleich ist.
Jede Temperatur rechnen Sie mit dem Temperatur-Umrechner um, einschließlich Kelvin sowie der selteneren Skalen Rankine und Réaumur.