Wärmequellen

Falls du dir unsicher bist, wie die Temperatur gemessen wird und welche Rolle dabei die Bewegung der Teilchen spielt, wirf einen Blick in die Wiederholung!

Wiederholung

Temperatur messen

Um dein Wissen über die Temperaturmessung und die Bedeutung der Teilchenbewegung aufzufrischen, starte die Simulation „Aggregatzustände“.Zuerst klickst du auf die Option „Zustand“.

Oben links findest du ein Thermometer. Stelle es von K (Kelvin) auf °C (Grad Celsius) um.
Wähle anfangs auf der rechten Seite „Wasser“ als Stoff.
Benutze den Schieberegler, um den Behälter schrittweise abzukühlen. Achte genau auf die Teilchen: Was passiert bei -273 °C?
Erwärme dann den Behälter mit dem Schieberegler. Beobachte die Teilchenbewegung bei unterschiedlichen Temperaturen, zum Beispiel bei -10 °C, 25 °C und 120 °C. Kannst du Veränderungen feststellen?
Die Simulation ermöglicht es dir, verschiedene Bedingungen auszuprobieren. Wähle beispielsweise einen anderen Stoff und beobachte, wie sich die Bewegung der Teilchen ändert, wenn du den Aggregatzustand veränderst.

Hast du alles wieder im Kopf? Dann versuche dich jetzt an der nächsten Aufgabe

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Du hast bereits einige Informationen erhalten. Um den Überblick zu behalten und später nachlesen zu können, findest du in der Box das Merkwissen dazu.

Merkwissen für deine Notizen

Energieübertragung durch Wärme

Energie kann ein System, wie zum Beispiel ein Haus, verlassen und ist dann nicht mehr nutzbar.
Es gibt verschiedene Arten der Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Wärmeströmung und Wärmestrahlung.
Durch Wärmedämmung lässt sich die Wärmeübertragung reduzieren.

Wärmequellen und Teilchenbewegung

Wärme: Woher kommt sie?

Wenn man ein Haus renoviert, kann es oft klug sein, die Heizung zu erneuern. Dabei steht man vor der Entscheidung, ob man beispielsweise mit Gas, Öl, Solarenergie, Holz oder einer anderen Methode heizen möchte. Auf jeden Fall braucht man eine Wärmequelle, um ein Haus zu beheizen. Damit ein Körper Energie in Form von Wärme abgeben kann, ist ein Temperaturunterschied zu seiner Umgebung oder einem anderen Körper nötig. Durch diese Abgabe verändern sich die Temperaturen der beteiligten Körper. Wenn du dir verschiedene Wärmequellen genauer anschaust, wirst du erkennen, dass manche natürlich sind, während andere künstlich erzeugte Wärmequellen darstellen.

Aufgabe

Ordne den Wärmequellen, die auf den Bildern zu sehen sind, die richtigen Begriffe zu! (Tipp: „Sonne (Strahlung)“ lässt sich zweimal zuordnen!)

Aufgabe

Was sind natürliche, was sind künstliche Wärmequellen?

Merkwissen für deine Notizen

Wärmequellen

Nutze die Ergebnisse der vorangehenden Aufgabe, um eine Tabelle mit natürlichen und künstlichen Wärmequellen in deinem Heft anzufertigen!

Zusatzaufgabe: Überlege dir, welche der genannten Wärmequellen für das Heizen eines Hauses einsetzbar sein könnten!

Was geschieht beim Heizen?

Die Teilchenbewegung

Bei einer Heizung, genauso wie bei einer Tasse Tee, wird Energie von einem Körper mit einer hohen Temperatur (wie dem Heizkörper oder der Teetasse) auf einen Körper mit einer niedrigeren Temperatur (wie die Luft oder einen Teelöffel) übertragen. Aber was geschieht da eigentlich genau?

Teilchenbewegung

Simulation

Sieh dir in einer Simulation an, wie sich kleine Teilchen (Atome oder Moleküle) verhalten. Diese sind blau und rot dargestellt.
Bereite dein Heft vor und schreibe die Überschrift „Simulation der Teilchenbewegung“ oben auf die Seite.

Vorbereitung der Simulation:

Öffne die Simulation „Diffusion“unterhalb dieses Textes.
Bei „Anzahl Teilchen“ trägst du für sowohl Blau als auch Rot den Wert „100“ ein.
Verändere nichts an der Masse oder dem Radius der Teilchen.
Setze die Temperatur für die blauen Teilchen links auf 300 K und für die roten Teilchen rechts auf 100 K.
Aktiviere die Option „Schwerpunkte“.
Öffne das „Daten“-Fenster (grüne Plus) und schreibe die Informationen auf.

Durchführung der Simulation:

Beobachte die blauen und roten Teilchen genau und schreibe auf, was du siehst.
Drücke den grünen Button, um die Trennwand zu entfernen.
Sieh dir das Geschehen mindestens drei Minuten lang an. Drücke auf „Pause“, wenn die Schwerpunkte der beiden Farben genau in der Mitte übereinander liegen.
Schreibe deine Beobachtungen und die Daten aus dem „Daten“-Kasten auf.

Auswertung:

Beschreibe in deinem Heft mit eigenen Worten, was du beobachtet hast. Hier sind einige Begriffe, die dir helfen können: Startbedingungen, Temperatur, Bewegung der Teilchen, Geschwindigkeit, Stöße, Änderungen der Geschwindigkeit, Verteilung der Teilchen, Unterschiede in der Temperatur.
Bringe dann die Erklärungen zu deinen Beobachtungen in der Übung in die richtige Reihenfolge.

Los geht`s!

Sortiere nun die Beobachtungen:

Urheber: Digitale Lernwelten GmbH

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Definitionen

Thermische Energie und Wärme

Die thermische Energie eines Stoffes beschreibt die Fähigkeit eines Körpers, Wärme an seine kühlere Umgebung abzugeben.

Wärme definiert, wie viel thermische Energie von einem Körper auf einen anderen übertragen wird.

Diese Wärmeübertragung findet immer von selbst statt, und zwar von einem Körper mit höherer Temperatur zu einem Körper mit niedrigerer Temperatur.