Arbeitsblatt: Temperaturänderung durch Energiezufuhr
Kompetenzen:
| Inhalt | pbK | ibK |
| Temperaturerhöhung durch Wärmestrahlung | 2.1.2 Hypothesen aufstellen 2.1.3 Experimente planen 2.1.8 mathematische Umformungen 2.1.10 Analogien beschreiben 2.1.13 phys. Wissen anwenden 2.3.3 Hypothesen beurteilen |
3.3.3 (3) thermische Energie 3.3.3 (4) Wärmestrahlung |
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:
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.
Einige der im Versuch verwendeten Objekte sind Modelle für die Realität. Erläutere, welche das sind und wofür sie stehen.
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)
Plane dazu Änderungen des Versuchs, mit denen du deine Vermutungen bestätigen oder widerlegen kannst.
Zeichne den gemessenen Temperaturverlauf bis etwa 340 s ins Diagramm ein und vergleiche diesen mit dem, den du vermutet hast. Beschreibe den gemessenen Temperaturverlauf.
Erläutere eventuelle Abweichungen von deiner Vermutung.
Nimm Stellung zu der oben genannten Behauptung.
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