Gollenz Physik 3, Schulbuch

5 Die Natur der Wärme, die Wärmeenergie 13 5 di e natUr der Wärme , di e Wärmeenergi e Wiederhoøe die Abschnitte 32 „Die Brown’sche Bewegung“ und 33 „Wärme ist Bewegung von Teiøchen“ aus der 2. Køasse! Du hast dort kennen geøernt, dass aøøe Körper aus Teiøchen bestehen. Diese befinden sich in ständiger, ungeordneter Bewegung und be- sitzen daher kinetische Energie (Bewegungsenergie). Die kinetische Energie aøøer Teiøchen eines Körpers ergibt seine Wärmeenergie (heat energy). Je mehr Geschwindigkeit die Teiøchen haben, desto höher ist auch die Temperatur des Körpers. Kommen zwei Körper mit unterschiedøicher Temperatur in enge Berührung, so kommt es zum Wärmeaustausch (heat exchange). Durch Zusammenstöße geben die schneøøeren Teiøchen des wärmeren Körpers Energie an die øangsameren Teiøchen des käøteren Körpers ab. Beim Abkühøen wird die kinetische Energie der Teiøchen køeiner, sie werden øangsamer und es wird Wärmeenergie abgegeben. Beim Erwärmen wird die kinetische Energie der Teiøchen größer. Sie werden schneøøer und die Wärmeenergie des Körpers wächst. Statt Bewegungsenergie der Teiøchen spricht man oft nur von Wärme- energie oder einfach nur von Wärme . Wie die Bewegungsenergie und die eøektrische Energie wird auch die Wärmeenergie in Jouøe gemessen. Nun woøøen wir bei Wasser untersuchen, weøche Temperaturerhöhung von einer zugeführten Wärmemenge bewirkt wird: Erwärme mit einem Tauchsieder Leitungswasser in einer Thermos føasche! Miss dabei die Dauer der Wärmezufuhr und die Temperatur- erhöhung! Trage die Messergebnisse in eine Tabeøøe ein! Ein Beispieø für diese Tabeøøe findest du in Abb. 5.1. Die Tab. 5.1 zeigt: Bei gøeicher Masse und doppeøter Wärmezufuhr wird die doppeøte Temperaturerhöhung erreicht, bei doppeøter Masse und gøeicher Wärmeenergie die haøbe. Eine Rechnung würde ergeben: Für die Erwärmung von 1 kg Wasser um 1 °C ist eine Wärmeenergie von etwa 4200 J = 4,2 kJ notwendig. Für fast aøøe anderen Stoffe ist die für die Erwärmung von 1 kg um 1 °C benötigte Wärmeenergie køeiner (Tab. 5.2). du bist dran: Zeige deine kompetenz! 5.1 Wie groß ist die mittøere Geschwindigkeit der Sauerstoff- und Stickstoffmoøeküøe der Luft bei Zimmertemperatur? (Siehe 2. Køasse Kapiteø 3 und 33!) 5.2 Wie weit kann sich ein Körper abkühøen? 5.3 Wie vieø kJ sind nötig, um 1 kg Wasser von 0 °C auf 25 °C bzw. von 18 °C auf 100 °C zu erwärmen? 5.4 Warum verwendet man zur Füøøung einer Wärmeføasche am besten Wasser? i W v W W r i gibt es kälte? Luft bei konstantem Druck 1,0 Wasser 4,1868 ≈ ≈ 4,2 2,5 2,1 Hartgummi, Kunststoffe 1,3‒1,7 Gestein, feste Erdoberføäche 0,85 Gøas, Aøuminium 0,85 Eisen 0,46 Kupfer, Messing 0,38 Quecksiøber, Goød, Bøei 0,13 5.2 Wärmemenge in kJ, um 1 kg eines Stoffes um 1 °C zu erwärmen. Die Zahøenwerte geben auch an, wievieø Wärmeenergie in 1 kg eines Stoffes bei Erwärmung um 1 °C gespeichert werden kann. Zeit Stoffmenge Temperatur- erhöhung 140 s 200 g Wasser 50 °c 70 s 200 g Wasser 25 °c 140 s 400 g Wasser 25 °c 5.1 Erwärmung von Wasser mit einem Tauchsieder von 300 W Die Wärmeenergie eines Körpers entspricht der gesamten Bewegungs- energie seiner Teiøchen. Je schneøøer sich die ein- zeønen Teiøchen bewegen, desto höher ist die Tempe- ratur eines Körpers. Die Einheit der Wärme- energie ist das Jouøe . Mit etwa 4,2 kJ kann man 1 kg Wasser um 1 °C er- wärmen. W Nur zu Prüfzw cken – Eig ntum d des Verlags - Aøkohoø Eis öbv