Übertragung von Wärme

Sieh dir das Video an und beantworte danach die Fragen in der Übung darunter.

Nun sieh dir dieses Video gut an und beantworte dabei die Fragen, die währenddessen auftauchen. Achte auch auf die Informationen, die eingeblendet werden. Zum Schluss gibt es noch einen Lückentext, der die Ergebnisse des Versuchs zusammenfassend darstellt.

Die Weihnachtspyramide aus dem Erzgebirge, ein bekanntes Symbol zur Weihnachtszeit, wird oft mit Kerzen dekoriert. Über der Pyramide dreht sich eine Art Windrad, ähnlich wie bei einer Windmühle. Manchmal drehen sich auch die Figuren in der Pyramide, da sie mit dem Windrad verbunden sind.

Aber warum dreht sich die Pyramide eigentlich, wenn doch im Zimmer kein Wind weht? Ist sie vielleicht nur für den Gebrauch im Freien gedacht?

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Versuch

benötigtes Material: 
Faden, Kleber, Schere, Papier, heißer Tee o. Ä.

Durchführung:

• Nimm ein Blatt Papier und schneide daraus einen Kreis mit einem Durchmesser von ungefähr 15 cm aus. 
• Anschließend schneidest du, wie nebenstehend gezeigt, eine Spirale in den Kreis hinein. 
• Klebe dann den Mittelpunkt der Spirale an einen Faden und halte das Ganze über eine heiße Tasse Tee oder eine warme Herdplatte. 

Pass auf, dass du dich dabei nicht verbrühst!

Das Erwärmen von Wasser mag einfach erscheinen, aber wenn man genauer hinsieht, entpuppt es sich als ein faszinierender physikalischer Prozess.

Sieh dir das untenstehende Video genau an. Deine Aufgabe besteht darin, ein Versuchsprotokoll dazu zu erstellen. Die Protokoll-Hilfe, die unter dem Video zu finden ist, wird dir bei dieser Aufgabe behilflich sein.

Was meinst du: Was hat dieser Versuch mit einer Zentralheizung im Keller zu tun?

Diesen Versuch kannst du auch zu Hause ausführen. Du brauchst dazu nur etwas Zeit zur Vorbereitung. Bevor du beginnst, informiere deine Eltern oder Erziehungsberechtigten.

Tipp: Der Versuch lässt sich sehr gut mit einem Mobiltelefon filmen.

Materialien:
Wasser, eine Glasschüssel, Gefrierfach oder Gefrierschrank, Eiswürfelform, Tinte oder Lebensmittelfarbe

Durchführung:
1) Färbe etwas Wasser mit der Tinte oder Lebensmittelfarbe intensiv ein.
2) Fülle das farbige Wasser in die Eiswürfelform. Stelle sie mindestens über Nacht in das Gefrierfach oder einen Gefrierschrank, um farbige Eiswürfel zu erhalten.
3) Fülle eine Glasschüssel mit lauwarmem Wasser und warte so lange, bis das Wasser sich nicht mehr bewegt.
4) Nimm nun einen farbigen Eiswürfel aus der Form und lege ihn vorsichtig in die Mitte der Glasschüssel.
5) Beobachte, was passiert.

Notiere deine Beobachtungen.

Erstelle auch eine Skizze und zeichne dort mit Pfeilen ein, in welche Richtung das Wasser strömt.

Erläutere in der Auswertung alle Beobachtungen.
Von wo nach wo wird Wärme transportiert? Findet hier ein Wärmetransport statt? Welche Art? 

Hilfe: Das gerade geschmolzene, farbige Wasser hat eine Temperatur von etwa 0 °C. Es hat damit eine höhere Dichte als das Wasser in der Schüssel und sinkt damit nach unten.

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Wenn du den Versuch nicht selber durchführen kannst oder du nicht sicher bist, ob er funktioniert hat, schau dir das Video an:

Verletzte Personen werden häufig in eine dünne Rettungsdecke eingehüllt, um sie warm zu halten. Dabei wird empfohlen, die silberne Seite der Decke zum Körper hin auszurichten. Aber wie kann eine so dünne Schicht aus Aluminiumfolie vor Auskühlung schützen?

Um das zu verstehen, solltest du dir den Versuch im Video genau ansehen. Achte dabei besonders auf die Reaktionen der Personen, die an dem Experiment teilnehmen.

Beispiel für eine Versuchsskizze

Einige Häuser nutzen Sonnenkollektoren, um Wasser durch Sonnenstrahlung zu erwärmen. Dieses erwärmte Wasser kann dann im Zentralheizungssystem verwendet werden. Bei genauerer Betrachtung der Kollektoren fällt auf, dass sowohl die wasserführenden Rohre als auch die sogenannte Absorberplatte schwarz gefärbt sind.

In zwei Versuchen kannst du den Grund dafür herausfinden.

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Materialien:
2 leere Kunststoffflaschen, Alufolie, schwarze Farbe, 2 Thermometer der gleichen Bauart oder ein Digitalthermometer mit Temperaturfühler

Vorbereitung:
Beide Flaschen werden sorgfältig mit Alufolie umwickelt. 
In die Deckel beider Flaschen bohrt man ein Loch, das genau groß genug für die Thermometer ist*. 
Eine der Flaschen wird schwarz angemalt.

*Falls du nur ein Thermometer zur Verfügung hast, musst du es zwischen den beiden Flaschen hin und her wechseln. Dabei ist es wichtig zu beachten, dass sich die Temperatur jedes Mal neu einstellen muss.

1. Versuch: Wärmeaufnahme durch die Sonne der leeren Flaschen

Durchführung:
1) Beide Flaschen werden leer zunächst im Schatten aufbewahrt, bis beide Thermometer die gleiche Temperatur anzeigen.
2) Dann werden beide Flaschen gleichzeitig in gleicher Weise durch die Sonne bestrahlt. (Alternativ kann man auch einen Heizstrahler verwenden.)
3) Notiere in Abständen von 3 Minuten die Temperaturen beider Flaschen, bis sich nichts mehr ändert. (Je nach Sonnenintensität kann das unterschiedlich lange dauern.)

2. Versuch: Wärmeaufnahme durch die Sonne der vollen Flaschen

Durchführung:
1) Beide Flaschen werden mit kaltem Wasser gefüllt, sodass beide Thermometer die gleiche Temperatur anzeigen.
2) Dann werden beide Flaschen gleichzeitig in die Sonne gestellt. Achte darauf, dass beide Flaschen gleich stark von der Sonne bestrahlt werden.
3) Notiere in Abständen von 10 Minuten die Temperaturen beider Flaschen, bis sich nichts mehr ändert.

Der Regenbogen zeigt Farben, die durch die Aufspaltung des weißen Sonnenlichts entstehen. Diese Erscheinung wird als Spektrum bezeichnet. Die Farbe des Lichts hängt von seiner Wellenlänge ab: Rotes Licht hat eine größere Wellenlänge als beispielsweise violettes Licht. Im Regenbogen sind die Farben nach ihrer Wellenlänge geordnet.

Es gibt auch Licht, das außerhalb des sichtbaren Bereichs liegt. Wenn die Wellenlänge des Lichts etwas länger ist als die von rotem Licht, spricht man von Infrarotlicht oder Infrarotstrahlung. Diese können wir zwar nicht sehen, aber wir können sie messen und als Wärme spüren.

Hier sind einige Beispiele für die Anwendung von Infrarotstrahlung im Alltag. Deine Aufgabe ist es, die Bezeichnungen den entsprechenden Bildern zuzuordnen: