122 Wenn der Motor im richtigen Temperaturbereich bleibt, verbraucht er weniger Treibstoff und stößt weniger Schadstoffe aus. So trägt die Kühlung auch zum Klimaschutz und zu einem nachhaltigeren Verkehr bei. Auch bei den sogenannten Strahltriebwerken der Flugzeuge handelt es sich um Wärmemotoren, die sich allerdings von der Bauweise her stark von den Automotoren unterscheiden. Im vorderen Teil befindet sich eine Art umgekehrt arbeitender Ventilator, der die Luft ansaugt und dabei gleichzeitig verdichtet (Luftkompressor). In der Brennkammer wird die verdichtete Luft mit dem Flugzeugtreibstoff (Kerosin) vermischt und verbrannt. Das heiße Gas schießt nach hinten hinaus und drückt dabei das Flugzeug in die Gegenrichtung. Außerdem betreibt es dabei eine Turbine, die wiederum den Kompressor antreibt. Ansaugen, Komprimieren, Verbrennen und Ausstoßen … eigentlich arbeitet auch ein Kolbenmotor so. Allerdings laufen die Vorgänge bei einem Strahltriebwerk andauernd und gleichzeitig ab. Der Kompressor der Klimaanlage benötigt für den Betrieb natürlich Energie und deshalb verbraucht das Auto mehr Benzin. a) Wie wirksam die Wärmepumpe arbeitet, hängt davon ab, wie gut die Wärme an der Rückseite abgegeben werden kann. Im Sommer muss die Wärmepumpe länger arbeiten, damit die Kühlung gleich stark ist, und daher steigt der Stromverbrauch. b) Das Kühlmittel im Eiskasten schädigt die Umwelt und muss daher als Sondermüll entsorgt werden. c) Ein Eiskasten braucht nur Strom, wenn der Kompressor läuft. Dieser läuft nur, wenn innen die Temperatur zu hoch wird. Um Energie zu sparen, musst du also Temperaturerhöhungen im Eiskasten möglichst verhindern. Und das geht so: Mach die Eiskastentür so kurz wie möglich auf. Die kalte, schwere Luft „rinnt“ dabei nämlich ins Zimmer. Lass nichts draußen liegen, bevor du es in den Eiskasten zurückgibst, weil es sich dadurch erwärmt. Stell nichts Warmes in den Eiskasten (z.B. eine Suppe), sondern lass es zuerst auf Zimmertemperatur abkühlen. Überprüfe mit einem Thermometer die Temperatur im Eiskasten. Ist sie tiefer als nötig, stell eine niedrigere Zahl am Thermostat ein (B 23.17 b, S. 40). Hat sich eine Eis- oder Reifschicht gebildet, musst du diese abtauen. Eis isoliert sehr gut und der Kompressor muss länger arbeiten. Taue Gefrorenes nicht draußen, sondern im Eiskasten auf. Das dauert zwar länger, liefert aber gratis Kälte. Kalte Luft ist dichter als warme und sinkt daher zu Boden. Deshalb sind die Varianten a) und b) sehr sinnvoll, weil die kalte Luft ähnlich wie Wasser in einer Badewanne in der Truhe bleibt. Die Tür bei a) verhindert zusätzlich, dass die kalte Luft herausgewirbelt wird. Der größte Energieverschwender ist der Kasten ohne Tür (d), weil die kalte Luft pausenlos herausfließt und durch neue kalte Luft ersetzt werden muss. Und das kostet sehr viel Strom! Im Supermarkt wird diese Variante trotzdem häufig verwendet! Warum? Weil man die Menschen dazu anregen will, möglichst viel zu kaufen, und das machen sie eher, wenn sie einfach zugreifen müssen, ohne vorher eine Tür zu öffnen. Der Kasten mit Tür (c) wird oft bei Tiefkühlkost verwendet, weil diese auf –18 °C heruntergekühlt wird, und das würde man bei offenen Türen wirklich nicht mehr schaffen. Bei der Tiefkühlkost sollte man die Tür möglichst kurz aufmachen. Man sollte also nicht erst auswählen, wenn die Tür schon offen ist, sondern bereits vorher, weil sich der Tiefkühlschrank aufwärmt und wieder neu abgekühlt werden muss. A 23 A 24 A 25 A 27 Kapitel 25 Auch das hat mit den Kräften zwischen den Wassermolekülen zu tun. Im Wasser werden die Moleküle von den Molekülen rundherum aus allen Richtungen gleich stark angezogen (B 32.6 b). Am Rand der Flüssigkeit fehlt aber die Hälfte der Nachbarn (a) und die Kräfte heben einander nicht mehr auf. Dadurch werden die Randmoleküle in die Mitte der Flüssigkeit gezogen, und es entsteht eine Art „Haut“ an der Wasseroberfläche, die kleine Objekte tragen kann. Man spricht auch von der Oberflächenspannung. B 32.6 Wie die Oberflächenspannung zu Stande kommt. Die Moleküle des heißen Toasts schwingen heftiger als die der Butter. Sie übertragen durch Wärmeleitung einen Teil ihrer ungeordneten Bewegungsenergie auf die Buttermoleküle. Diese beginnen heftiger zu schwingen. Wenn die Schmelztemperatur von etwa 25 °C überschritten wird, können sich die Buttermoleküle aus den festen elektrischen Bindungen lösen. Einfach gesagt: Die Butter schmilzt! Das Problem ist nicht das Eis unterhalb des Hahns, sondern das Wasser, das in der Leitung friert. Dabei dehnt es sich nämlich stark aus und kann die Wasserleitung richtiggehend sprengen. Zur Wintervorbereitung muss man die Wasserzufuhr abdrehen und den Wasserhahn aufdrehen, damit das Wasser aus der Leitung fließen kann. Dass der Wasserspiegel beim Schmelzen nicht steigt, gilt nur für schwimmendes Eis. Das Eis der Gletscher und der Antarktis schwimmt aber nicht, sondern liegt auf dem Festland. Und deshalb steigt in diesem Fall der Meeresspiegel an! Der Trichter bildet sich aus, weil sich Wachs beim Erstarren zusammenzieht, also sein Volumen verringert. Es verhält sich somit genau umgekehrt als frierendes Wasser. Wenn das Volumen von festem Wachs kleiner ist als das von flüssigem, dann geht es – im Gegensatz zu einem Eisberg – unter. Je stärker die Lava abkühlt, desto langsamer bewegen sich die Teilchen. Die Bindungen zu den Nachbarmolekülen werden immer dauerhafter, bis sie unter dem Schmelzpunkt wieder komplett fest werden. Der Vorgang ist derselbe, wie wenn Wasser friert oder Wachs erstarrt. Natürlich gibt es einen großen Unterschied: Wasser wird bei 0 °C fest, Wachs bei rund 40 °C und Lava bei ein paar hundert Grad. Mit Kältemischungen ist das eine ziemlich knifflige Sache, weil es deiner inneren Eingebung widerspricht. Das Salz führt dazu, dass das Eis schmilzt. Salzwasser hat nämlich einen niedrigeren Gefrierpunkt. Zum Schmelzen ist eine sehr große Energiemenge notwendig, die Schmelzenergie. Es müssen die Moleküle ja gegen die elektrische Kraft herausgelöst werden. Und jetzt kommt’s: Die dazu benötigte Energie wird von der Wärmeenergie des gerade entstehenden Salz-Wasser-Eis-Gemisches abgezwackt, wodurch sich dieses selber kühlt. Mit dem Auflösen des Salzes sinkt die Gefriertemperatur. Eine komplett gesättigte Kochsalzlösung friert eben erst bei –21 °C. A 20 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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