41 22 Ausdehnung der Körper durch Wärme Bei extremer Sommerhitze können sich Eisenbahnschienen verbiegen und dadurch unbrauchbar werden. Was kann die Ursache dafür sein? Durch zahlreiche Beobachtungen hat man erkannt, dass sich beim Erwärmen und Abkühlen das Volumen von Körpern ändert. Wir wollen dazu einige Versuche ausführen: Versuch: Schlage zwei Nägel in einem solchen Abstand in ein Brett, dass eine Münze im kalten Zustand gerade noch hindurchgeht (Abb. 22.1). Erwärme die Münze und prüfe, ob sie nun durch die Öffnung rutscht! Was passiert, wenn sie sich wieder abgekühlt hat? Das Volumen der Münze und damit auch ihr Durchmesser haben sich beim Erwärmen vergrößert, beim Abkühlen verkleinert. Versuch: Setze auf einen Kolben ein Glasrohr auf, fülle ihn mit gefärbtem Wasser und markiere den Flüssigkeitsspiegel im Rohr (Abb. 22.2). Erwärme vorsichtig das Wasser im Kolben und beobachte seine Höhe im Glasrohr! Welchen Vorteil bringt ein enges Glasrohr? Sowohl bei der Erwärmung als auch bei der Abkühlung ändert sich das Volumen einer Flüssigkeit. Es wird im Allgemeinen beim Erwärmen größer, beim Abkühlen kleiner. Je enger das Rohr ist, desto größer ist die Änderung der Flüssigkeitshöhe bei der Temperaturänderung. Versuch: Gib auf die Öffnung einer leeren kalten Flasche eine Münze und dichte sie mit etwas Wasser ab. Erwärme die Flasche mit deinen Handflächen (Abb. 22.3)! Welche Beobachtungen kannst du im Verlauf dieses Versuchs machen? Gase dehnen sich schon bei geringfügiger Erwärmung stark aus. Beim Abkühlen ziehen sie sich zusammen. Mit der Änderung des Volumens der Körper beim Erwärmen oder beim Abkühlen haben wir auch eine Möglichkeit gefunden, Änderungen der Temperatur zu messen. Bereits Galilei1 verwendete zum Vergleich von Körpern mit unterschiedlichem Wärmezustand ein Gerät, das der Abb. 22.2 entspricht. Dabei wurde jede Änderung der Temperatur dadurch angezeigt, dass in einer auf einem Kolben aufgesetzten Röhre eine Flüssigkeit steigt oder fällt. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 22.1 Du bestimmst am Nordpol und am Äquator deine Körpergröße mit dem selben Metallmaßstab. Was wäre das Ergebnis? 22.2 Der Kühler eines Autos ist mit Wasser gefüllt. Warum soll man ihn nach längerer Fahrt nicht öffnen? 1 Galileo Galilei (1564–1642), ital. Naturforscher, Begründer der neuzeitlichen experimentellen Naturforschung Was passiert, wenn sich ein Körper durch Erwärmung ausdehnt? 22.1 Die erwärmte Münze (links) geht nicht mehr zwischen den Nägeln hindurch, sie hat sich ausgedehnt. 22.2 Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit. Die Marke zeigt das Wasservolumen vor dem Erwärmen an. 22.3 Wärmeausdehnung eines Gases Das Volumen fester, flüssiger und gasförmiger Körper wird im Allgemeinen bei Erwärmung größer, bei Abkühlung kleiner. Damit werden Änderungen der Temperatur messbar (siehe Kap. 23). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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