Die Flüssigkeiten, mit denen das Thermometer gefüllt ist, vergrößern ihr Volumen, wenn sie erwärmt werden. Man kann sich die thermische Ausdehnung folgendermaßen vorstellen: Stoffe sind aus Molekülen aufgebaut, die stets in Bewegung sind. Wird einem Stoff nun Wärmeenergie zugeführt, erhöht sich die Geschwindigkeit der Moleküle. Sie benötigen nun mehr Platz, und der Stoff dehnt sich aus.

Quecksilber wird heute aufgrund seiner Giftigkeit kaum noch eingesetzt, war jedoch lange Zeit weit verbreitet. In wissenschaftlichen Bereichen ist es immer noch oft anzutreffen.

Heutzutage wird Quecksilber in weiten Teilen durch andere Füllflüssigkeiten ersetzt, unter anderem durch Alkohole. Oft wird Ethanol in Thermometer gefüllt. Dieses besitzt zwar einen weniger breiten Messbereich, jedoch kann es besonders zur Messung von niedrigen Temperaturen eingesetzt werden.

Ein Vorteil von Ethanol ist, dass diese Füllflüssigkeit wesentlich stärker auf Temperaturänderungen reagiert, d. h. Alkohol ist empfindlicher als zum Beispiel Quecksilber.

Da es sich bei Alkohol um eine farblose Flüssigkeit handelt, muss diese erst angefärbt werden; hierzu verwendet man meist einen roten oder blauen Farbstoff. Quecksilber hingegen ist metallisch-silbern. Daran kann man auch sofort erkennen, um welche der beiden Füllflüssigkeiten es sich im Thermometer handelt.

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