Kalibriert man verschiedene Thermometertypen, beispielsweise ein Quecksilberthermometer und ein Alkoholthermometer, so stimmen die Skalen beider Thermometer nur bei 0 ° C (oder 32 ° F) und 100 ° C (oder 212 ° F) überein. Misst man mit beiden Thermometern die Lufttemperatur, so zeigen sie nicht unbedingt die gleichen Werte an. So könnte das Quecksilberthermometer beispielsweise 48 ° C anzeigen, während das Alkoholthermometer 46 ° C anzeigt . Dies liegt an der unterschiedlichen Ausdehnung von Quecksilber und Alkohol. Ähnliches gilt für andere Thermometertypen, wie etwa Bimetallthermometer. Die so ermittelte Temperaturskala hängt stark von den Eigenschaften der verwendeten Materialien ab.
Da die mit einem herkömmlichen Thermometer ermittelte Temperaturskala ihre Nachteile hat, benötigen wir ein Standardthermometer. Mit einem Standardthermometer können wir eine präzisere Temperaturskala festlegen, ohne auf die Eigenschaften eines Materials angewiesen zu sein.
Ein nahezu perfektes Thermometer ist das Gasthermometer mit konstantem Volumen . Das Funktionsprinzip eines solchen Thermometers ist folgendes: Das Volumen des Gases wird konstant gehalten. Mit steigender Temperatur steigt auch der Gasdruck.
In den Rohren 1 und 2 befindet sich Quecksilber. Das Gasvolumen wird konstant gehalten, indem Rohr 2 angehoben oder abgesenkt wird, sodass der Quecksilberstand in Rohr 1 stets der Referenzmarke entspricht. Steigt die Temperatur, erhöht sich auch der Gasdruck im Rohr. Daher muss Rohr 2 höher angehoben werden, um ein konstantes Gasvolumen zu gewährleisten. Der Gasdruck lässt sich durch Ablesen der Quecksilbersäulenhöhe (h) in Rohr 2 bestimmen. Bei der manuellen Messung gilt: Eine 760 mm hohe Quecksilbersäule entspricht 1 atm (1 Atmosphäre). Moderne Gasthermometer mit konstantem Volumen verfügen über einen Druckzähler. Der Behälter ist so konstruiert, dass das Gasvolumen stets konstant bleibt. Gemessen wird somit nur die Druckänderung.
Zur Kalibrierung eines Gasthermometers mit konstantem Volumen kann der Gasdruck bei zwei Temperaturen gemessen werden. Beispielsweise am Gefrierpunkt und am Dampfpunkt. Gasthermometer mit konstantem Volumen werden bei einem Druck von 1 atm kalibriert. Die Kalibrierungsschritte sind wie folgt.
Zuerst wird die Gasflasche in ein Eiswassergefäß gestellt. Da das Gasvolumen konstant gehalten wird, muss Rohr 2 so abgesenkt werden, dass der Quecksilberstand in Rohr 1 auf dem Referenzpunkt bleibt. Wenn sich das Gasvolumen nicht geändert hat, notieren Sie die Höhe der Quecksilbersäule (h) in Rohr 2. Berechnen Sie mithilfe von h den Druck. Bei Verwendung eines modernen Gasthermometers mit konstantem Volumen wird die gasgefüllte Flasche direkt in das Eiswassergefäß eingetaucht. Ein Manometer ist bereits vorhanden. Notieren Sie den Gasdruck (nennen wir ihn Druck 1 oder P₁ ).
Zweite, Eine Gasflasche wird in einen Behälter mit erhitztem Wasser eingesetzt. Um ein konstantes Gasvolumen zu gewährleisten, wird Rohr 2 so angehoben, dass der Quecksilberstand in Rohr 1 auf dem Referenzpunkt bleibt. Bleibt das Gasvolumen unverändert, notieren Sie die Höhe der Wassersäule. 
Quecksilber (h) in Rohr 2. Berechnen Sie mithilfe von h den Gasdruck (nennen wir ihn Druck 2 oder P).2)
Drittens , erstellen Sie ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur darstellt. Siehe Beispiel unten.
P₁ ist der Gasdruck am Gefrierpunkt (0 ° C) und P₂ der Gasdruck am Dampfpunkt (100 ° C). Verbinden Sie den Schnittpunkt von P₁ mit 0 °C und den Schnittpunkt von P₂ mit 100 °C durch eine Gerade. Anhand des Diagramms lässt sich die Temperatur , obwohl nur der Gasdruck bekannt ist, leicht bestimmen und sogar vorhersagen.
Kelvin-Skala
Wenn die schräge Linie im obigen Diagramm die T ° C-Achse schneidet , beträgt die Gastemperatur bei einem Druck von null -273,15 ° C. Man könnte annehmen, dass die Gastemperatur bei Null Druck je nach Gasart im Messrohr des Gasthermometers variiert. Experimente zeigen jedoch, dass die Temperatur bei einem Druck von null unabhängig von der Gasart stets -273,15 ° C beträgt. Daher kann diese Temperatur als Standardtemperaturskala (auch als absoluter Nullpunkt bekannt) verwendet werden. Dieser absolute Nullpunkt wird auch als Kelvin-Skala bezeichnet. Kelvin ist der Name des britischen Physikers Lord Kelvin (1824–1907).
Auf dieser Skala wird die Temperatur in Kelvin (K) angegeben, nicht in Grad Kelvin (oK). Das Intervall zwischen den Gradeinheiten ist dasselbe wie auf der Celsius-Skala, aber der Nullpunkt ist auf 0 K verschoben. Also 0 K = -273,15 oC und 273,15 K = 0 oC. Die Temperatur in Grad Celsius kann durch Addition von 273,15 in die Temperatur in Kelvin umgerechnet werden. Ebenso kann die Temperatur in Kelvin durch Subtraktion von 273,15 in die Temperatur in Grad Celsius umgerechnet werden.
T (K) = T (oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Beispielaufgabe 1.20 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293K
Beispielaufgabe 2. 80 ° F = … K
