89 Physik verstehen 4, Schulbuch (ISBN: 978-3-209-12321-3) 31 Wärme in unserer Welt Wo wirkt sich die Wärmeausdehnung im Alltag aus? Größere Brücken aus Stahl oder Beton sind nicht fest auf ihren Stehern befestigt. Sie stehen auf beweglichen Rollen, den sogenannten Ausgleichslagern (Abb. 31.1). Brückenteile sind sehr lang. Dadurch wird die Änderung des Volumens bemerkbar. Die Längenänderungen im Sommer und im Winter würden dazu führen, dass sie brechen. Ein Ausgleichslager (Abb. 31.2) Spanne eine Aluminiumstange (etwa 1 m) auf einer Seite fix ein. Lege das andere Ende auf eine dünne Rolle (zB Schraube mit Gummischlauch) mit aufgestelltem Zeiger. Erwärmst du die Aluminiumstange gleichmäßig mit einem Gasbrenner, wird sie länger und bewegt den Zeiger. Im Alltag werden oft lange Metallteile (Rohre, Drähte …) verwendet. Bei welchen Anwendungen muss man auf die Wärmeausdehnung achten? Recherchiert und stellt eine Anwendung vor. In Bimetallthermometern ( Seite 28) wird die unterschiedliche Wärmeausdehnung von zwei aufeinander befestigten Metallschichten genutzt. Bei Erwärmung dehnt sich eine Metallschicht stärker aus als die andere Metallschicht. Das Bimetall verbiegt sich (Abb. 31.3). Bimetalle werden auch bei Wärmereglern (Thermostaten) in Elektrogeräten verwendet. Wie ein Bimetall (Abb. 31.4) Klebe eine Papieretikette auf ein Stück Aluminiumfolie. Schneide davon einen dünnen Streifen ab. Hältst du den Streifen über eine Flamme, verbiegt er sich. Das Aluminium dehnt sich stärker aus als das Papier. Gibt es eine höchste oder eine tiefste Temperatur? Beim Abkühlen bewegen sich die Teilchen immer weniger. Irgendwann wird eine Temperatur erreicht, bei der sich die Teilchen gar nicht mehr bewegen. Wir bezeichnen diese Temperatur als absoluten Nullpunkt. Dieser liegt bei –273,15 °Celsius (Abb. 31.5). Der Physiker William Thomson (1st Baron Kelvin of Largs) schlug eine physikalische Thermometerskala vor, die beim absoluten Nullpunkt beginnt – Die Kelvin-Skala (Abb. 31.6). Die theoretisch höchste Temperatur liegt bei etwa 1,42 · 1032 Kelvin („Planck-Temperatur“). Hier versagen unsere Vorstellungen über die Natur und sie ist Gegenstand aktueller Forschung. 31.1 Das Ausgleichslager (Pfeil) verhindert das Brechen langer Brückenteile. V3 31.2 Ein Ausgleichslager – Im unteren Bild wird die Aluminiumstange erwärmt. Sie wird länger und bewegt den Zeiger. Zeiger Aluminumstange Schraube mit Gummischlauch A2 Bei unterschiedlicher Wärmeausdehnung können sich Feststoffe verbiegen oder sogar brechen. M Infobox: Der Eiffelturm in Paris (Höhe: 324 m) ist im Sommer bis zu 30 cm höher als im Winter. V4 31.3 Die zwei unterschiedlichen Metalle dehnen sich bei Erwärmung unterschiedlich aus. Das Bimetall verbiegt sich. kalt heiß Metall 1 Metall 2 Beim absoluten Nullpunkt bewegen sich die Teilchen nicht mehr. Von ihm geht die Kelvin-Skala aus: 0 K = etwa –273 °C. M 31.4 Wie ein Bimetall 31.5 Modellvorstellung des absoluten Nullpunkts bei –273,15 °C. hohe Temperatur niedrige Temperatur absoluter Nullpunkt 31.6 Vergleich der Celsius-Skala mit der Kelvin-Skala. Siedepunkt des Wassers „Eispunkt“ (Gefrierpunkt des Wassers) – 273 °C 0 °C + 100 °C 0 K 273 K 373 K 100 Grad 100 Grad absoluter Nullpunkt phv4sb_12321_S001-104_04Korr_20251112.indd 31 13.11.2025 13:27:22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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