17 21 Wie heiß war der Big Bang? Beim Feuerlauf ( A 23 ) läuft man barfuß über einen Laufsteg aus glühenden Holzkohlestücken, die Temperaturen von etwa 250 bis 450 °C haben. Das ist spektakulär und respekteinflößend, hat aber nichts mit Zauberei oder Superkräften zu tun, sondern ist zu 100 % physikalisch zu erklären. Die Wärmekapazität ist auch dafür verantwortlich, wie viel Energie ein Stoff aufnehmen und wieder abgeben kann. Kohlenstoff, der Hauptbestandteil von Kohle, hat eine sehr niedrige Wärmekapazität (B 21.40). Außerdem ist er ein sehr schlechter Wärmeleiter (Kap. 22.1, S. 20). Bei Berührung geben die glühenden Kohlen daher nur langsam Energie ab. Der menschliche Körper besteht wiederum zum Großteil aus Wasser, das eine sehr hohe Wärmekapazität hat. Unter dem Strich kann man daher ein paar Schritte über Kohlen laufen, ohne sich die Füße zu verbrennen. In Kohlen stehen darf man natürlich nicht. Beim heißen Apfel im Inneren eines Strudels ist es umgekehrt. Er besteht zum Großteil aus Wasser, hat daher sehr viel Joule gespeichert und kann daher bei Berührung durch die Zunge sehr viel Wärmeenergie abgeben – autsch ( A 24 )! B 21.43 Vergleich zwischen Landklima (Wien) und Seeklima (Brest in Frankreich). Aufgrund der hohen Wärmekapazität des Meerwassers sind die Temperaturschwankungen über das Jahr in Brest viel geringer. WIEN WIEN BREST BREST 35° 30° 25° Maximaltemperatur Minimaltemperatur 20° 15° 10° 5° 0° -5° JÄN FEB MÄRZ APR AUG SEPT OKT NOV DEZ MAI JUNI JULI Das Meer hat eine viel größere Wärmekapazität als die Landmassen. Deshalb ändert sich über das Jahr die Meerestemperatur nur langsam ( A 25 ; B 21.43). Nebenbei spielt auch noch die Wärmeströmung (Kap. 22.2, S. 22) des Meerwassers eine Rolle, die die Wärme in die Tiefe ableitet. Man spricht vom Seeklima. Im Landesinneren fällt die „Pufferwirkung“ des Meerwassers weg, und die Temperaturschwankungen sind größer. Das nennt man Landklima. B 21.44 In der Sahara ist es in der Nacht überraschend kalt. Ganz extrem können die Temperaturschwankungen in Wüstengebieten weit im Landesinneren sogar im Laufe von 24 h sein. In der Sahara kann es unter Tags 58 °C haben und in der Nacht 5 °C. Im Winter kann es in der Nacht sogar Minusgrade haben! Das überrascht, aber Sand hat eben eine geringe Wärmekapazität. Er erwärmt sich schnell, kühlt aber auch schnell wieder aus. Ohne Vegetation oder Wasser in der Nähe ist die Wärmeenergie schnell verpufft. Beim Aufwärmen von Wasser im Alltag ist die hohe Wärmekapazität ein Nachteil. Ein Durchlauferhitzer zum Beispiel muss pro Minute 10 kg Wasser von 15 auf 50 °C erwärmen, damit es schön heiß aus der Dusche kommt. Dazu sind 25.000 W (25 kW) nötig. Das entspricht zufällig der Leistung eines Leichtmotorrads (siehe T 21.2). Duschwasser in „Echtzeit“ elektrisch zu erwärmen ist unmöglich, weil die Haushaltsleitungen auf maximal 4 kW ausgelegt sind. Deshalb muss man solche Spitzenleistungen immer mit Gas abdecken. Das ist aber schlecht für das Klima, weil dabei CO2 freigesetzt wird (siehe Kap. 27.2, S. 66). Kurz zusammengefasst Die Wärmekapazität gibt an, wie viel Energie man benötigt, um ein Kilogramm eines Gegenstandes um 1°C zu erwärmen. Wasser hat eine sehr hohe Wärmekapazität. Die Meere können daher enorme Mengen an Energie speichern, ohne sich wesentlich zu erwärmen. Beim Aufwärmen von Wasser im Alltag ist die große Wärmekapazität jedoch ein Nachteil, weil man sehr viel Energie benötigt. B 21.42 Kohle hat eine geringe Wärmekapazität und ist ein schlechter Wärmeleiter. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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