Wärmelehre

Videos:

1) → FWU - Teilchenmodell und Aggregatzustände

2) → Aggregatzustände einfach erklärt (Mit Infos für "Experten")

3) → Aggregatzustände I fest I flüssig I gasförmig

Aufgaben:

Videos:

1) → Wärmeempfindung | alpha Lernen erklärt Physik

2) → Temperaturmessung | alpha Lernen erklärt Physik

3) → Heiss-Kalt Wasserexperiment!

Aufgaben:

Videos:

1) → Teilchenmodell I Atome I Moleküle

2) → Das Teilchenmodell einfach erklärt ("Expertenvideo" mit Zusatzinformationen)

3) → FWU - Teilchenmodell und Aggregatzustände

Aufgaben:

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1) → Ölfleckversuch - einfach und anschaulich erklärt

2) → Der Ölfleckversuch

Aufgaben:

1. Was genau möchte man mit dem Ölfleckversuch eigentlich herausfinden?
2. Heute gibt es für viele Dinge doch sehr genaue Messmethoden. Warum ist der Ölfleckversuch trotzdem so interessant für uns, gerade in der Schule?
3. Warum benötigt man eigentlich das Wasser in diesem Versuch?
4. Beim Versuch werden Bärlappsporen auf die Wasseroberfläche gegeben. Was ist der Grund dafür?

Aufgaben:

1. Getränkeflaschen sind nie völlig bis zum Rand befüllt. Welchen Grund könnte das haben?
2. Der Benzintank eines Fahrzeugs sollte nie ganz aufgefüllt werden, das gilt besonders im Sommer. Warum muss man hier besonders vorsichtig sein?
3. Wenn du Wasser in ein Trinkglas füllst und es dann erwärmst (z.B. von 20°C auf 50°C), dann ist „eigentlich“ kein Anstieg des Wasserstands im Glas zu beobachten. Beim Versuch konntest du aber die Volumenänderung deutlich erkennen. Was ist der Grund dafür?

Videos:

1) → Wärmeausdehnung von Flüssigkeiten

2) → Volumenausdehnung von Alkohol und Wasser

3) → Wärmeausdehnung von Flüssigkeiten - Beispiel Wasser

4) → Temperaturmessung | alpha Lernen erklärt Physik

5) → Thermometer: Wie funktioniert das? – Physik | Duden Learnattack

Aufgaben:

1. Beschreibe den Aufbau und  die Funktionsweise eines Flüssigkeitsthermometers.
   Beschreibe die Vorgehensweise zum Bau eines Flüssigkeitsthermometers. Mit dem Thermometer sollen Temperaturen im Bereich von -10°C bis 100°C gemessen werden.
2. Die Temperaturangaben in Deutschland und den USA unterscheiden sich deutlich. Was ist der Grund?
3. Schau dir die "Bildergalerie - Thermometer" an. In Abbildung 1 sind verschiedene Thermometer dargestellt. Beschreibe sie, nenne drei Unterschiede und drei Gemeinsamkeiten. Die Steighöhe der Flüssigkeiten in den Thermometern ist verschieden, sie zeigen aber trotzdem die gleiche Temperatur. Wie kommt das?
4. In Abbildung 2 siehst du auch ein Thermometer. Das ist ein „Galileo-Thermometer“. Auch das ist ein Flüssigkeitsthermometer. Wie funktioniert es?

Videos:

1) → Brownsche Molekularbewegung

2) → Brownsche Bewegung

3) → Teilchenmodell, erster Lehrsatz | alpha Lernen erklärt Physik

Videos:

1) → Thermische Energie | alpha Lernen erklärt Physik

2) → Energieformen & Energieumwandlung - Übersicht

3) → Energieformen - Überblick

4) → Was ist Energie - Energieformen

5) → Umwandlung der Energieformen

Aufgaben:

1. Du willst einen Liter Wasser zum Kochen bringen. Wie kannst du vorgehen? 
   a) Nenne drei verschiedenen Möglichkeiten.
   b) Was ist bei deinen verschiedenen Möglichkeiten jeweils die Energiequelle?
2. Nenne fünf Energieformen und jeweils mindestens ein Beispiel dazu.
3. Die Einheit der Energie wurde nach einem englischen Physiker benannt. Wer war das, wann lebte er und wo wurde er geboren?
4. Kann Energie „verloren“ gehen? Beschreibe deine Überlegung an einem Beispiel und erläutere deine Antwort genau.
5. Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?
6. Beschreibe den Unterschied zwischen Wärme und Temperatur anhand der folgenden Überlegung:
   Erstens: Du erhitzt einen Liter Wasser mit einem Tauchsieder von 20°C auf 30°C. (Anschließend hat das Wasser die Temperatur von 30°C.) 
   Zweitens: Du erhitzt zwei Liter Wasser mit dem gleichen Tauchsieder ebenfalls von 20°C auf 30°C. (Anschließend hat das Wasser ebenfalls eine Temperatur von 30°C.)
   Frage: Haben wir dafür aber auch die gleiche Energie benötigt? Welcher entscheidende Unterschied ist bei dem Versuch festzustellen?
7. Zwei Liter Wasser werden vermischt. Der eine Liter Wasser hatte zunächst eine Temperatur von 20°C, der zweite Liter Wasser dagegen eine Temperatur von 50°C. Was kannst du über die Temperatur und die Energie bei diesem Versuch sagen?

Videos:

1) → Temperatur T – Celsius, Kelvin, Fahrenheit

2) → Kelvin und Kelvinskala erklärt - Temperaturen

Aufgaben:

1. Welche Einheiten kennst du zur Angabe von Temperaturen?
2. Welche Überlegungen haben den Physiker „Lord Kelvin“ zur Einführung einer neuen Temperatureinheit bewegt?
3. Warum gibt es keine negativen Werte bei der Angabe der Temperatur in der Einheit Kelvin?
4. Rechne um in die Einheit Kelvin (K): 30°C; 200°C; 2500°C; -10°C
5. Rechne um in  die Einheit Grad Celsius (°C): 100K; 300K; 1000 K; 6000K

Videos:

1) → Wann siedet eigentlich Wasser?

2) → Physik: Sieden bei Zimmertemperatur

Videos:

1) → Passt die heiße Kugel durchs Loch? Volumenausdehnung einer Metallkugel

2) → Bolzensprenger - Wärmeausdehnung von Festkörpern erzeugt extreme Kräfte

Videos:

1) → Ausdehnung von Luft beim Erwärmen

2) → Warme Luft dehnt sich aus - Experiment

3) → So entsteht Wind - für Kinder erklärt

Videos:

1) → Die Dichte-Anomalie des Wassers – Wie gefriert ein Teich?

2) → Anomalie des Wassers | alpha Lernen erklärt Physik

3) → Erklärungen zur Anomalie des Wassers

Aufgaben:

1) Welche Besonderheit hat Wasser, die andere Flüssigkeiten normal nicht haben?

2) Was bedeutet das Wort „Anomalie“?

3) Eigentlich gibt es sogar zwei Anomalien beim Wasser. Recherchiere! Welche zwei Eigenschaften sind beim Wasser so außergewöhnlich und welche Konsequenzen hat das in unserem Alltag?

Videos:

1) → Wärmeleitung | alpha Lernen erklärt Physik

2) → Teilchenmodell / Aggregatzustände / Wärmeleitung

3) → Experimente zur Wärmeleitung

4) → Wie funktioniert Wärmedämmung?

Aufgaben:

1. Im Winter zieht man sich "eine warme Jacke" an. Ist die Jacke wirklich "warm"? Was ist der Grund dafür, dass die Jacke ihre Funktion erfüllt? Erläutere!
2. Aus welchem Grund werden Häuser "isoliert"? Das kostet ja auch viel Geld! Ist das sinnvoll?
3. Ordne die folgenden Materialien nach ihrer Eigenschaft Wärme zu isolieren: Holz, Styropor, Eisen, Luft, Messing, Stickstoff, Glaswolle, Aluminium
4. Die Griffe eines Kochtopfes oder der Kochlöffel bestehen sehr oft aus Kunststoff oder Holz. Was ist der Grund dafür?
5. Für Gebäudefenster verwendet man heute die sogenannte "Doppelverglasung". Wie ist ein solches Fenster aufgebaut und warum? Erläutere! 
6. Auf der Folie zur "Wärmeleitung" ist das Bild eines Bauteils auf einem Computer-Mailboards abgebildet. Warum sieht das Bauteil so aus? Welchen Zweck erfüllt es?
7. Im Winter sieht man oft, dass sich Vögel "aufplustern". Was ist damit gemeint und warum tun sie das? 
8. Auch beim Kühlschrank spielt die Wärmeleitung eine wichtige Rolle - Welche?
9. Nenne vier Beispiele bei denen eine gute Wärmeleitfähigkeit wichtig ist und vier bei denen man das Gegenteil benötigt.

Videos:

1) → Wärmeströmung | alpha Lernen erklärt Physik

2) → Konvektion, Wärmeströmung einfach erklärt! Übersicht und Beispiel

3) → Wärmeströmung

4) → Warum wird die Heizung warm

5) → Weihnachtspyramide (German Candle Carousel)

6) → Golfstrom: Was bringt der Klimawandel für Europa?

7) → Bricht der Golfstrom doch zusammen? Was heißt das für unser Wetter in Europa?

8) → Wie entsteht Wind? | frage-trifft-antwort.de | Planet Schule

Aufgaben:

1) Auf der Folie zur Wärmemitführung siehst du den Aufbau einer Heizungsanlage. Beschreibe genau die Funktionsweise und wie dadurch die Wohnräume beheizt werden.

2) Im Lateinischen heißt das Wort "convector": >Reisegefährte<. Kannst du erklären wie das mit unserem physikalischen Fachbegriff >Konvektion< zusammenhängt?

3) Was ist eine "Weihnachtspyramide" und wie funktioniert sie? 

4) Gebäude können auch durch die sogenannte "Fernwärme" beheizt werden. Recherchiere und erkläre wie das funktioniert. 

5) In der Heizungsanlage auf der Folie ist ein "Ausgleichsgefäß" abgebildet. Welchen Zweck hat es? (Denke dabei an die Eigenschaften von Flüssigkeiten bei Erwärmung und Abkühlung.)

6) Im Sommer sind Wohnräume oft wärmer als erwünscht, Deckenventilatoren helfen dann die Hitze leichter zu ertragen. Im Winter werden die Wohnräume durch eine Heizung erwärmt. Dabei ist aber oft am Boden der Wohnräume die Temperatur niedriger als im Rest des Raumes. Aus diesem Grund werden gerne auch Fußbodenheizungen in den Häusern verwendet. Erläutere, weshalb bei einer normalen Heizung die Luft im Bereich der Füße kälter ist und wie man hier mit Hilfe des Deckenventilators Abhilfe schaffen kann?

7) Der "Golfstrom" ist eine wichtige Meeresströmung - recherchiere und beschreibe wo sie entlang führt. Erläutere dann die Aussage des Satzes: >Der "Golfstrom" ist die Heizung Europas<! 

Videos:

1) → Wärmeenergie Wasser - 2 kg Wasser von 10 Grad auf 70 Grad

2) → Wärmeemenge 1

3) → Wärmeemenge 2

Videos:

1) → Spezifische Wärmekapazität, Phasenumwandlung & Wärmediagramm

2) → Schmelzwärme

3) → Verdampfungswärme Experiment

Aufgaben:

1. Auf der Folie Wärme speichern (2) ist ein Versuch dargestellt. Beschreibe die Vorgehensweise. 
2. Im Teilchenmodell zeichnen sich die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig durch bestimmte Eigenschaften aus.
   a) Welche sind das? (Informationen zum Teilchenmodell findest du hier auf der Themenseite Wärmelehre)
   b) Der Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand ist für die Teilchen in diesem Modell mit neuen Eigenschaften verbunden. Wofür wird in diesem Modell die Energiemenge der Schmelzwärme benötigt? Erläutere aus "der Sicht der Teilchen".
   c) Der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand ist für die Teilchen in diesem Modell ebenfalls mit neuen Eigenschaften verbunden. Wofür wird hier die Energiemenge der Verdampfungswärme benötigt? Erläutere wieder aus "der Sicht der Teilchen".
3. Mache folgendes Gedankenexperiment: Wasser soll erwärmt werden (Wie im Bild auf der Folie "Wärme speichern (1)" oben). Du willst Wasser von der Temperatur 20°C auf 70°C erwärmen. Die benötigte Energie und die Temperatur des Wassers sollen in einem Diagramm für den gesamten Versuchsverlauf dargestellt werden. (x-Achse: Zugeführte Wärmeenergie in Joule [J]; y-Achse: Temperatur des Wassers in [°C]). Wie würde das Diagramm aussehen?
4. In der Abbildung 1 siehst du das Diagramm eines Versuchs.
   

   

   Hier wurde die Temperatur von 1 kg Eis/Wasser/Wasserdampf von -100°C auf ca. 130°C erhöht. 
   a) Beschreibe die Inhalte des Diagramms.
   b) Woran kann man hier die Schmelzwärme und die Verdampfungswärme erkennen?
   c) Was ist beim Wasser größer, die Schmelzwärme oder die Verdampfungswärme?
   d) Kannst du am Diagramm die benötigte Energiemenge für die Schmelzwärme und die Verdampfungswärme ablesen? Bestimme den Wert für die Schmelzwärme und die Verdampfungswärme bei diesem Versuch.
5. Wie würde das Diagramm aus Abb. 1 für den Versuch aussehen, wenn die Schmelzwärme von Wasser nur die Hälfte betragen würde?
   

Videos:

1) → Wärmestrahlung | alpha Lernen erklärt Physik

2) → Wärmestrahlung

3) → Wie arbeitet ein Solarkraftwerk? | frage-trifft-antwort.de | Planet Schule

4) → Kochen mit Sonnenlicht? | frage-trifft-antwort.de | Planet Schule | ARD

5) → Wärmestrahlung - Rettungsdecke - Welche Seite kühlt bzw. wärmt?

6) → Wie funktioniert ein Sonnenkollektor? | frage-trifft-antwort.de | Planet Schule

Kurze Zusammenfassung der wichtigsten Inhalte zur Wärmelehre:

 → Einführung in die Physik: Wärmelehre (Physikus Lernteil)

Aufgaben:

1) In südlichen Ländern wird oft sehr helle Kleidung von den Menschen verwendet. Welchen Grund hat das?

2) Bei einer Zentralheizung gibt ein Heizkörper Wärme in den Wohnraum ab. Wie wird der Heizkörper selbst erwärmt und wie gibt er die Wärme wieder in den Wohnraum ab? Überlege dir hier: Welche physikalischen Prozesse sind wichtig? (Du hast verschiedene Möglichkeiten zur Übertragung von Wärme kennengelernt).

Schau dir jetzt die Bildergalerie zum Wärmetransport an:

3) In der Bildergalerie siehst du ein Bild einer Rettungsdecke aus einem Verbandskasten. Sie passt problemlos mit hinein. Sie soll hauptsächlich die Funktion erfüllen, dass sie Unfallopfer vor dem Auskühlen schützt. Wie funktioniert das?

4) In der Bildergalerie findest du den "Solarkocher Premium 11". Wie funktioniert dieses seltsame Gerät?

5) In der Bildergalerie ist eine Thermoskanne abgebildet. Dort kannst du auch ins Innere der Kanne schauen. Warum ist sie innen mit einem spiegelnden Belag ausgestattet? Erläutere die Funktionsweise der Thermoskanne.

6) Sonnenkollektoren sind ein wichtiges Hilfmittel zur Energieeinparung im Haushalt. Sie werden oft neben Sorlarzellen auf geeigneten Dächern (ohne Beschattung durch andere Häuser oder Bäume) installiert. Den Aufbau eines solchen Sonnenkollektors siehst du in der Bilderkallerie, dort ist ein solches Modul aufgeschnitten dargestellt. Recherchiere und erläutere die Funktionsweise der Sonnenkollektoren. Was ist der Unterschied zu einer Solarzelle?