Ar­beits­blatt: Tem­pe­ra­tur­än­de­rung durch En­er­gie­zu­fuhr

Kom­pe­ten­zen:

Vor­aus­set­zun­gen:

BNT 3.1.4 (9) Ma­te­ria­li­en … im Hin­blick auf deren Auf­nah­me von Wär­me­strah­lung un­ter­su­chen

3.2.2 (7) Ab­sorp­ti­on be­schrei­ben

3.2.3 (3) Spei­che­rung von En­er­gie

Ziele:

• Hy­po­the­sen auf­stel­len und über­prü­fen.
• Zu­sam­men­hang zwi­schen der der Tem­pe­ra­tur­än­de­rung und der Er­hö­hung der zu­ge­führ­ten ther­mi­schen En­er­gie er­ken­nen und be­schrei­ben.
• Ex­pe­ri­men­te aus­füh­ren, Mess­wer­te er­fas­sen und aus­wer­ten
• Wege der En­er­gie­auf­nah­me und –ab­ga­be eines Kör­pers be­schrei­ben
• Ther­mi­sches Gleich­ge­wicht bei aus­ge­gli­che­ner En­er­gie­bi­lanz

Pro­blem­stel­lung:

Wel­che Grün­de kann es für die all­mäh­li­che Er­wär­mung der Erde geben?

Be­haup­tung:

Die Sonne er­wärmt die Erde durch die zu­ge­führ­te Strah­lungs­en­er­gie. Da der En­er­gie­strom zur Erde gar nicht auf­hört, ist es doch er­klär­bar, warum die Tem­pe­ra­tur der Erde immer mehr an­steigt.

Dazu ein Mo­dell­ver­such:

Eine schwar­ze Kugel aus Sty­ro­por wird durch eine Lampe im Ab­stand von 20 cm fort­lau­fend be­leuch­tet. Dabei wird die Tem­pe­ra­tur der Kugel durch ein elek­tro­ni­sches Ther­mo­me­ter fort­lau­fend ge­mes­sen. Die fol­gen­de Ab­bil­dung zeigt den Tem­pe­ra­tur­ver­lauf wäh­rend der ers­ten 120 s. Die Lampe wurde nach ca. 70 s ein­ge­schal­tet.

Auf­ga­ben:

1. Stel­le eine be­grün­de­te Hy­po­the­se auf, wie sich die Tem­pe­ra­tur der Kugel in der Fol­ge­zeit bis etwa 340 s än­dert. Er­gän­ze in dem Dia­gramm den ver­mu­te­ten Tem­pe­ra­tur­ver­lauf.

2. Ei­ni­ge der im Ver­such ver­wen­de­ten Ob­jek­te sind Mo­del­le für die Rea­li­tät. Er­läu­te­re, wel­che das sind und wofür sie ste­hen.

3. Stel­le Ver­mu­tun­gen dar­über auf, wovon die Größe der Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung pro Zeit des Kör­pers ver­mut­lich ab­hängt. (Die Stär­ke der Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung pro dafür be­nö­tig­te Zeit ist die Stei­gung)

4. Plane dazu Än­de­run­gen des Ver­suchs, mit denen du deine Ver­mu­tun­gen be­stä­ti­gen oder wi­der­le­gen kannst.

5. Zeich­ne den ge­mes­se­nen Tem­pe­ra­tur­ver­lauf bis etwa 340 s ins Dia­gramm ein und ver­glei­che die­sen mit dem, den du ver­mu­tet hast. Be­schrei­be den ge­mes­se­nen Tem­pe­ra­tur­ver­lauf.

6. Er­läu­te­re even­tu­el­le Ab­wei­chun­gen von dei­ner Ver­mu­tung.

7. Nimm Stel­lung zu der oben ge­nann­ten Be­haup­tung.

Lö­sun­gen

Ar­beits­blatt: Tem­pe­ra­tur­än­de­rung durch En­er­gie­zu­fuhr: Her­un­ter­la­den [docx][37 KB]

Wei­ter zu Lö­sun­gen