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Bi­me­tal­le Auf­ga­ben

Hin­weis

Es wird dar­auf hin­ge­wie­sen, dass für jedes Ex­pe­ri­ment ent­spre­chend der ei­ge­nen Durch­füh­rung vor der erst­ma­li­gen Auf­nah­me der Tä­tig­keit eine Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den muss. Jede fach­kun­di­ge Nut­ze­rin/jeder fach­kun­di­ge Nut­zer muss die auf­ge­führ­ten In­hal­te ei­gen­ver­ant­wort­lich prü­fen und an die tat­säch­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten an­pas­sen.

Weder die Re­dak­ti­on des Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­vers noch die Au­to­rin­nen und Au­to­ren der ver­öf­fent­lich­ten Ex­pe­ri­men­te über­neh­men jeg­li­che Haf­tung für di­rek­te oder in­di­rek­te Schä­den, die durch ex­ak­ten, ver­än­der­ten oder feh­ler­haf­ten Nach­bau und/oder Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te ent­ste­hen. Wei­ter­füh­ren­de In­for­ma­tio­nen er­hal­ten Sie unter www.​gef​ahrs​toff​e-​schu­le-​bw.​de

Bi­me­tal­le be­ste­hen aus zwei zu­sam­men­ge­nie­te­ten Me­tal­len, die sich beim Er­wär­men un­ter­schied­lich stark aus­deh­nen (d. h. sie be­sit­zen un­ter­schied­li­che Län­ge­naus­deh­nungs-ko­ef­fi­zi­en­ten). Je grö­ßer die Er­wär­mung, desto stär­ker krümmt sich der Bi­me­tall­strei­fen.

Kaltwarm

Der Län­ge­naus­deh­nungs­ko­ef­fi­zi­ent (LAK) gibt an, um wie viel sich ein 1 m lan­ger Stab bei einer Er­wär­mung von 1 K ver­län­gert.

Die Aus­deh­nung von 1m lan­gen Stä­ben bei Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung von 1K be­trägt bei:

Eisen / Stahl

0,012 mm

Blei

0,029 mm

Beton

0,012 mm

Mes­sing

0,019 mm

Alu­mi­ni­um

0,024 mm

Kup­fer

0,017 mm

z. B.:
Ein 1 m lan­ger Ei­sen­stab wird bei einer Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung von 1 K um 0,012 mm län­ger. Ist der Stab aus Alu­mi­ni­um, so wird er um 0,024 mm län­ger, usw.

Im obi­gen Bei­spiel dehnt sich Alu­mi­ni­um stär­ker aus als Eisen. Da die Me­tal­le aber zu­sam­men­ge­nie­tet sind, krümmt sich der Bi­me­tall­strei­fen nach unten.

 

Auf­ga­be 1:

Diese Bi­me­tall­strei­fen wer­den er­hitzt. Krüm­men sie sich nach oben oder nach unten?

 

Eisen

 

Kup­fer

 

Blei

 

Kup­fer
Alu­mi­ni­um Mes­sing Alu­mi­ni­um Eisen

Kerze

Kerze

Kerze

Kerze

 

 


Auf­ga­be 2:

1 Liter Ben­zin dehnt sich im Durch­schnitt bei Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung von 1 K um 0,001 Liter aus. Um wie viele Liter deh­nen sich 60 l Ben­zin bei einer Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung von 50 K aus?

Auf­ga­be 3:

Um wie viele Zen­ti­me­ter wird eine 500 m lange Be­ton­brü­cke bei einer Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung von 50 K (also von – 20 °C im Win­ter auf + 30 °C im Som­mer) län­ger?


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