22 22.2 Flammen in Schwerelosigkeit Die Wärmeströmung Bei der Wärmeleitung wird nur die ungeordnete Bewegung weitergeleitet. Das Material bleibt an derselben Stelle. Bei der Wärmeströmung bewegt sich aber die Materie, und die Wärmenergie wird mittransportiert. In B 22.7 siehst du eine Kerzenflamme unter normalen Bedingungen (a) und in der Schwerelosigkeit einer Raumstation (b). Begründe, wieso hier Flamme rund und bläulich ist. B 22.7 Eine Kerzenflamme auf der Erde und in Schwerelosigkeit Wolle, Pelze und Federn sind sehr schlechte Wärmeleiter (T 22.1). Stelle eine Hypothese auf, was der Grund dafür sein könnte. Und überlege dir, wie Kleidung allgemein „funktioniert“. Erkläre, warum sie unseren Körper warm hält. Bastle dir eine Teebeutelrakete wie in B 22.8 dargestellt. Zünde den Beutel im Beisein eines Erwachsenen an. Kurz bevor das Papier abgebrannt ist, hebt es ab. Hast du eine Erklärung dafür? B 22.8 Eine Teebeutelrakete In B 22.9 siehst du Styropor unter dem Mikroskop. Versuche zu erklären, warum es so gut isoliert und welcher Zusammenhang zu A 9 bestehen könnte. B 22.9 Warum isoliert Styropor so gut? a b A 8 A 9 A 10 Teebeutel aufschneiden, ausleeren und Zylinder formen. Zylinder aufstellen und anzünden. Aufsteigende Luft Der Beutel hebt ab, kurz bevor er ganz abgebrannt ist. 1 2 3 Teebeutel aufschneiden, ausleeren und Zylinder formen. Zylinder aufstellen und anzünden. Aufsteigende Luft Der Beutel hebt ab, kurz bevor er ganz abgebrannt ist. 1 2 3 Teebeutel aufschneiden, ausleeren und Zylinder formen. Zylinder aufstellen und anzünden. Aufsteigende Luft Der Beutel hebt ab, kurz bevor er ganz abgebrannt ist. 1 2 3 Teebeutel aufschneiden, ausleeren und Zylinder formen. Zylinder aufstellen und anzünden. Aufsteigende Luft Der Beutel hebt ab, kurz bevor er ganz abgebrannt ist. 1 2 3 Teebeutel aufschneiden, ausleeren und Zylinder formen. Zylinder aufstellen und anzünden. Aufsteigende Luft Der Beutel hebt ab, kurz bevor er ganz abgebrannt ist. 1 2 3 A 11 Alle Stoffe dehnen sich bei Erwärmung aus, auch Gase und Flüssigkeiten (Kap. 21.3). Durch die Ausdehnung sinkt ihre Dichte ab. Die Stoffe haben dann also weniger Kilogramm pro Kubikmeter als vorher, sind also gewissermaßen verdünnt. Sehen wir uns dazu einige Zahlen bei Luft an (B 22.10). Luft hat bei 20 °C, also bei Zimmertemperatur, eine Dichte von 1,2 kg/m3. Mit zunehmender Temperatur sinkt die Luftdichte ab und liegt zum Beispiel bei 120 °C nur mehr bei 0,9 kg/m3. Aufgrund ihrer geringeren Dichte steigt warme Luft in der kälteren, dichteren Umgebungsluft auf, zum Beispiel die heiße Luft über dem Teebeutel ( A 10 ). Und wenn dieser fast abgebrannt ist und somit federleicht, wird er vom Luftstrom mitgerissen. B 22.10 Die Dichte von trockener Luft bei Normaldruck: In einem Heißluftballon hat die Luft bis zu 120 °C. Die geringe Dichte lässt sogar den ganzen Ballon abheben. Mit der aufsteigenden Materie strömt auch die Wärmeenergie mit. Deshalb spricht man von Wärmeströmung oder auch von Konvektion. Dass dabei große Mengen an Wärmenergie transportiert werden kannst du dran erkennen, dass 20 cm über einer Kerzenflamme die Luft immer noch brennheiße 150 °C hat (B 22.11). Auch die Form einer Flamme kommt durch die Wärmeströmung zu Stande ( A 8 ). An Bord einer Raumstation gibt es keine Gravitation und somit auch keine Wärmeströmung, die die Flamme in die Länge zieht. Sie wird rund und durch den geringeren Sauerstoffnachschub bläulich und kühler. B 22.11 Die chaotische Wärmeströmung über einer Flamme, durch eine spezielle Technik sichtbar gemacht, die sogenannte Schlierenfotografie. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy MTA2NTcyMQ==