# Bimetallthermostat > Eine Temperatur halten mit einem Streifen, der sich biegt - Datum: 1782 - Epoche: Industriezeitalter - Bereich: [Zeit & Messung](https://lastcodex.org/de/domains/measure/) - Stufe: IV (Wissenschaft & Industrie) - Schwierigkeit: 3/5 - URL: https://lastcodex.org/de/inventions/bimetallic-thermostat/ Ein Bimetallthermostat hält eine Temperatur mit einem Streifen aus zwei Metallen, die flächig miteinander verbunden sind. Das eine dehnt sich bei Wärme stärker aus als das andere, der Streifen biegt sich, und seine Bewegung öffnet oder schließt eine Klappe, ein Ventil oder einen elektrischen Kontakt. Jean Simon Bonnemain beschrieb 1782 einen Wärmeregler, den die ungleiche Ausdehnung von Eisen und Messing bewegte; Andrew Ure nannte den genieteten Streifen um 1830 Thermostat. ![Bimetallthermostat · Eine Temperatur halten mit einem Streifen, der sich biegt](https://lastcodex.org/_astro/plate.DvOOWM6e_ZywE9c.webp) ## Legende 1. Messinglineal, das sich stärker ausdehnt 2. Stahllineal, das sich weniger ausdehnt 3. Niete, die beide Lineale verbinden 4. Festes Ende, in einem Eisenblock eingespannt 5. Zugstange mit Stellmutter und Hebel 6. Klappe im Warmluftrohr ## Was es ist Ein Thermostat hält eine Temperatur nahe an einem gewählten Wert, indem er mehr oder weniger Wärme hereinlässt. In einem Bimetallthermostat ist der Teil, der die Temperatur fühlt, ein Streifen aus zwei Metallen, die sich verschieden stark ausdehnen und auf ganzer Länge verbunden sind. Er braucht keine eigene Energie: Die Wärme biegt den Streifen, und die Biegung verrichtet die Arbeit. Bei der Bauart, die Andrew Ure 1839 in seinem Dictionary of Arts, Manufactures, and Mines beschrieb, ist ein gerader Stab aus flächig vernietetem Messing und Stahl an einem Ende befestigt. Sein freies Ende zieht an einem Hebel, der eine Klappe in einem Rohr dreht, das warme Luft in einen Raum führt. Wird der Raum warm, biegt sich der Stab und die Klappe schließt sich; kühlt er ab, streckt sich der Stab und die Klappe öffnet sich wieder. Ure nannte Anwendungen in Gewächshäusern, Wasserbädern, Destillierblasen, Kesseln und bei der Lüftung von Räumen. ## Wie es funktioniert ![Derselbe auf Stahl genietete Messingstreifen, zweimal gezeichnet und an einem Ende in einem Eisenblock befestigt: kalt gerade, über einer Kerze erwärmt nach unten gebogen, mit dem Messing an der Außenseite der Krümmung](https://lastcodex.org/_astro/v3.3Wd0CiCY_1h1FFT.webp) _Beim Erwärmen dehnt sich das Messing stärker aus als der Stahl und muss die längere Außenseite der Krümmung einnehmen._ Feste Körper werden beim Erwärmen ein wenig länger, und verschiedene Stoffe verschieden stark: Messing mehr als Stahl, Aluminium mehr als Papier. Sind zwei Streifen so fest verbunden, dass sie nicht aufeinander gleiten können, muss der, der stärker wächst, die längere Außenseite einer Krümmung einnehmen. Der Streifen biegt sich also zu dem Metall hin, das sich weniger ausdehnt, und streckt sich beim Abkühlen wieder. Ein [Thermometer](/de/inventions/thermometer/) nutzt die Ausdehnung einer Flüssigkeit für eine Anzeige; der Streifen macht aus der Ausdehnung eine Bewegung, die einen Hebel schieben kann. Diese Bewegung ist klein und hängt vom Streifen ab. Stephen Timoshenko, der 1925 die Theorie dazu ausarbeitete, zeigte, dass die Krümmung mit dem Unterschied der Ausdehnung beider Metalle und mit der Temperaturänderung wächst und dass sich ein dünnerer Streifen stärker biegt. Ein längerer Streifen bewegt seine Spitze weiter. Ure ordnete Stäbe spiralförmig um eine Drehklappe an, und Warren Johnson wickelte seinen Streifen zu einer Spirale; außerdem vergrößerte Ure die Bewegung mit Hebeln, bevor sie Ventil oder Klappe erreichte. Was die Bewegung antreibt, hängt von der Bauart ab. In den Reglern von Bonnemain und Ure dreht der Stab eine Klappe oder einen Hahn nach und nach, sodass die Wärmezufuhr der Temperatur folgt. In einem elektrischen Thermostat öffnet oder schließt der Streifen einen Kontakt, der einen Stromkreis ein- oder ausschaltet. In jedem Fall lässt sich die Temperatur wählen: mit einer Stellmutter an der Zugstange, einer Schraube, die das feste Ende verschiebt, oder einem Kontakt, den man näher oder ferner stellt. Jede dieser Einstellungen ändert, wie weit sich der Streifen biegen muss, bevor er wirkt. ## So geht's ![Ein weißer Papierstreifen, auf Alufolie geklebt, in einer hölzernen Wäscheklammer auf einem Klotz gehalten und nach oben gebogen, weg von einem kleinen Folienkontakt auf einem zweiten Klotz, über einem geschlossenen Glas mit Wasser, mit Drähten zu einem Halter für zwei AA-Batterien, einem Widerstand und einer dunklen LED](https://lastcodex.org/_astro/v2.CuSbUfkE_1U8BgT.webp) _Von unten erwärmt, biegt sich der Streifen aus Papier und Folie von seinem Kontakt weg und schaltet die LED aus._ Ein Streifen Alufolie, auf Papier geklebt, biegt sich wie ein Bimetall, weil sich Aluminium stärker ausdehnt als Papier; Science Center zeigen damit den Effekt. Schneiden Sie einen Streifen Druckerpapier und einen Streifen Haushaltsfolie, je etwa 1 cm breit und 20 cm lang, und kleben Sie sie mit einem Klebestift auf ganzer Länge aufeinander, ohne Blasen. Machen Sie als Vergleich einen zweiten Streifen aus Papier auf Papier. Lassen Sie beide über Nacht flach trocknen. Für den Thermostat kleben Sie eine hölzerne Wäscheklammer auf einen Klotz und klemmen ein Ende des Folienstreifens hinein, Folienseite nach unten, sodass er waagerecht hinausragt. Kleben Sie unter das freie Ende ein kleines Quadrat Alufolie auf einen zweiten Klotz, sodass die Spitze des Streifens darauf liegt. Verbinden Sie einen Halter für zwei AA-Batterien, eine rote LED und einen Widerstand von etwa 100 Ohm zu einem Kreis und unterbrechen Sie ihn am Streifen: Ein Draht wird in der Klammer gegen die Folie gedrückt, der andere auf das Folienquadrat geklebt. Das längere Bein der LED kommt zur Plusseite. Liegt der Streifen auf seinem Kontakt, leuchtet die LED; sie steht hier für die Heizung. Füllen Sie ein Glas mit heißem Leitungswasser, schrauben Sie den Deckel fest zu, damit kein Dampf austritt, trocknen Sie es außen ab und stellen Sie es einige Zentimeter unter die Mitte des Streifens. Wird der Streifen warm, biegt er sich nach oben, seine Spitze verlässt den Kontakt, und die LED erlischt: Die Heizung ist abgeschaltet. Nehmen Sie das Glas weg; beim Abkühlen wird der Streifen wieder flach, berührt den Kontakt, und die LED leuchtet wieder. Halten Sie den reinen Papierstreifen ebenso über das Glas: Er bewegt sich kaum, weil sich seine beiden Lagen gleich ausdehnen. Wer den Kontaktklotz höher oder tiefer stellt, ändert die Wärme, bei der das Licht ausgeht, wie mit der Stellmutter von Ures Thermostat. ## Geschichte und Entwicklung Uhrmacher stießen zuerst auf das Problem, denn ein Pendelstab wird in der Wärme länger und die Uhr geht nach. Zwischen 1725 und 1728 entwickelte John Harrison ein Rostpendel aus abwechselnden Stäben zweier Metalle, so angeordnet, dass die Ausdehnung des einen die des anderen aufhob, und baute es in die Präzisionsuhren ein, die er mit seinem Bruder James fertigte. Für seine dritte Schiffsuhr, H3, begonnen 1740, fertigte er einen Streifen aus verbundenem Messing und Stahl, den die Royal Museums Greenwich zu den bleibenden Erfindungen dieser [Uhr](/de/inventions/mechanical-clock/) zählen. In H4 von 1759 trägt der Streifen, den Harrison seinen „thermometer kirb“ nannte, an seinem freien Ende die Stifte, die die Unruhspirale halten, sodass sich deren wirksame Länge mit der Temperatur ändert. Diese Streifen berichtigten den Gang einer Uhr und regelten keine Wärme. ![Ein kleiner Kupferkessel auf einem Ziegelherd, aufgeschnitten: ein Bleirohr im Wasser mit einem Eisenstab darin, oben ein Messingkragen, der einen Winkelhebel anhebt, ein Waagebalken mit Gegengewicht und eine Stange hinab zu einer Pendelklappe über dem Lufteinlass des Feuers, oben eine kleine Skalenscheibe](https://lastcodex.org/_astro/v1._kCHS7FQ_5r3xy.webp) _Bonnemains Regler, wie er veröffentlicht wurde: Das Bleirohr dehnt sich stärker aus als der Eisenstab darin und schließt den Lufteinlass des Feuers._ Der älteste datierte Wärmeregler, den zwei Metalle bewegen, ist französisch. Am 14. August 1782 hinterlegte Jean Simon Bonnemain bei der Akademie der Wissenschaften in Paris eine versiegelte Denkschrift über seinen „régulateur du feu“ mit Zeichnungen. Die Historikerin Emmanuelle Gallo, die sie untersucht hat, beschreibt einen Doppelstab aus Eisen und Messing, dessen ungleiche Ausdehnung einen Hebel bewegte; dieser öffnete oder schloss eine Tür, die Luft in den Ofen ließ, und regelte so die Stärke des Feuers. Bonnemain setzte ihn an den Brutkästen seiner Hühnerzucht bei Paris ein und nannte Gewächshäuser, Bäder und die Heizung von Kutschen unter seinen Anwendungen. Der Technikhistoriker Otto Mayr datiert sein Patent auf 1783. Die Fassung, die Bonnemain 1824 veröffentlichte und die Andrew Ure 1839 beschrieb, hatte einen Eisenstab in einem Bleirohr, das im Wasser des Kessels stand, und eine Skalenscheibe, um ihn zwischen starker und schwacher Hitze einzustellen. Ure, ein schottischer Chemiker, der Bonnemain um 1815 in Paris kennengelernt hatte, ließ sich einen Regler aus zwei dünnen Stäben verschiedener Metalle patentieren, die flächig vernietet oder verlötet waren. In seinem Dictionary nennt er das Jahr 1831, andere Quellen 1830. Er nannte ihn Thermostat. Zwei lange Lineale, eines aus Stahl und eines aus hart gehämmertem Messing, bewegten Hebel, die Ventile, Hähne, Ofenklappen und Lüfter stellten, mit dem Ziel, wie er schrieb, die Temperatur zu regeln und nicht bloß anzuzeigen. 1883 ließ sich Warren S. Johnson, Lehrer an der State Normal School in Whitewater in Wisconsin, ein elektrisches „Tele-Thermoskop“ patentieren. Eine Spirale aus Federmessing und Federstahl kippte einen Balken, dessen Nadelspitzen in Quecksilbernäpfe tauchten; der so geschlossene Stromkreis zeigte an, ob der Raum zu kalt oder zu warm war, und läutete eine Glocke für den Hausmeister. Aus seiner Firma wurde Johnson Controls. Die Royal Museums Greenwich vermerken, dass der Bimetallstreifen bis heute in Thermostaten aller Art steckt. ## Wissenswertes - Ältester datierter Regler, der von zwei Metallen bewegt wird: Jean Simon Bonnemain, Eisen und Messing, Paris, 1782 - Harrisons Bimetallstreifen: In seiner Schiffsuhr H3, begonnen 1740 - Ures Thermostat: Genietete Lineale aus Stahl und hartem Messing, patentiert 1830 oder 1831 - Elektrischer Thermostat mit Bimetallspirale: Warren S. Johnson, US-Patent, 1883 ## Erfordert - [Stahl](https://lastcodex.org/de/inventions/steel/): Eisen mit genau dosiertem Kohlenstoff (um 1.000 v. Chr.) - [Bronze](https://lastcodex.org/de/inventions/bronze/): Kupfer und Zinn, gemeinsam härter (um 3.300 v. Chr.) - [Thermometer und Barometer](https://lastcodex.org/de/inventions/thermometer/): Temperatur und Luftdruck, am Glas abgelesen (um 1654) ## Quellen - [Jean Simon Bonnemain (1743–1830) and the Origins of Hot Water Central Heating (Proceedings of the Second International Congress on Construction History, 2006, pp. 1043–1060)](https://heatinghelp.com/assets/documents/1043-1060.pdf), Emmanuelle Gallo - [The Origins of Feedback Control (Scientific American, October 1970)](https://archive.org/details/mayro-feedback-en), Otto Mayr, Scientific American (text: Internet Archive) - [A Dictionary of Arts, Manufactures, and Mines (1839): Heat-regulator; Thermostat](https://archive.org/details/b2930345x), Andrew Ure, Longman (scan: Internet Archive, Wellcome Collection) - [A Brief History of Thermostats: The Inventors](https://thermostat-recycle.org/a-brief-history-of-thermostats-the-inventors/), Thermostat Recycling Corporation - [Electric Tele-Thermoscope, US patent 281,884 (24 July 1883)](https://patents.google.com/patent/US281884A/en), Warren S. Johnson (Google Patents) - [Warren Johnson, the Father of Thermostats and Automated Room Temperature Control](https://ipwatchdog.com/2018/07/16/warren-johnson-father-thermostats-room-temperature-control/), IPWatchdog - [Marine timekeeper H3](https://www.rmg.co.uk/collections/objects/rmgc-object-79141), Royal Museums Greenwich - [Longcase clock by James and John Harrison, 1728 (three precision clocks of 1725–1728, gridiron pendulum)](https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co8557977/longcase-clock-by-james-and-john-harrison-longcase-clock-grasshopper-escapement), Science Museum Group - [The Principles of Mr. Harrison's Time-Keeper, with Plates of the Same (London, 1767): the thermometer kirb](https://archive.org/details/principlesmrhar00unkngoog), Commissioners of Longitude (scan: Internet Archive, Ghent University Library) - [Timeline of mechanical engineering innovation: 1725–1728 John Harrison, gridiron pendulum](https://ethw.org/Timeline_of_mechanical_engineering_innovation), ASME / Engineering and Technology History Wiki - [Analysis of Bi-Metal Thermostats](https://doi.org/10.1364/JOSA.11.000233), S. Timoshenko, Journal of the Optical Society of America 11 (1925) - [Bimetal strip (activity)](https://www.sciencebuddies.org/stem-activities/bimetal-strip), Science Buddies - [Curling Metals](https://www.coxsciencecenter.org/sites/default/files/Curling%20Metals.pdf), Cox Science Center and Aquarium - [Bimetallic strip (lecture demonstration)](https://www.physics.colostate.edu/?p=9440), Colorado State University, Department of Physics Fakten geprüft am 2026-10-18. --- The Last Codex · https://lastcodex.org/de/inventions/bimetallic-thermostat/ · © The Last Codex. Texte, Tafeln und Figuren: CC BY-NC-ND 4.0.