Ar­beits­blatt: Tem­pe­ra­tur­än­de­rung durch En­er­gie­zu­fuhr – Lö­sun­gen

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.

   Die Tem­pe­ra­tur der Kugel wird immer mehr stei­gen, da dau­ernd En­er­gie zu­ge­führt wird.

2. Ei­ni­ge der im Ver­such ver­wen­de­ten Ob­jek­te sind Mo­del­le für die Rea­li­tät. Er­läu­te­re, wel­che das sind und wofür sie ste­hen.
   • Lampe: Sonne
   • Sty­ro­por­ku­gel: Erde

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)

   (1) Wie viel En­er­gie die Lampe pro Se­kun­de ab­gibt (Leis­tung).

   (2) Vom Ab­stand zwi­schen Lampe und Kugel

   (3) Von der Masse der Kugel.

   (4) Vom Ma­te­ri­al der Kugel.

   (5) Von der Ober­flä­chen­be­schaf­fen­heit der Kugel (Farbe, Struk­tur, etc.)

   (6) Von der En­er­gie­ab­ga­be durch Wär­me­strö­mung und Wär­me­lei­tung

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

   • Eine Lampe mit grö­ße­rer Leis­tung ver­wen­den.
   • Einen ver­än­der­ten Ab­stand Lampe-Kugel wäh­len.
   • Eine Kugel mit grö­ße­rer Masse ver­wen­den.
   • Ein an­de­res Ma­te­ri­al ver­wen­den.
   • Statt einer schwar­zen eine weiße Kugel ver­wen­den.
   • Den En­er­gie­ver­lust durch Wär­me­strö­mung mit einem über­ge­stülp­ten Be­cher­glas ver­klei­nern

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.

   

   • Die Tem­pe­ra­tur ist nach etwa 300 s kon­stant.
   • Die Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung pro Zeit nimmt mit stei­gen­der Tem­pe­ra­tur ab.

6. Er­läu­te­re even­tu­el­le Ab­wei­chun­gen von dei­ner Ver­mu­tung.

   • Die Tem­pe­ra­tur ist nach etwa 300 s kon­stant. Da die Lampe aber wei­ter­hin En­er­gie der Kugel zu­führt, muss die Kugel genau diese En­er­gie in der glei­chen Zeit wie­der ab­ge­ben.
   • Die Ab­nah­me der Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung mit der Zeit kommt daher, dass die En­er­gie­ab­ga­be mit stei­gen­der Tem­pe­ra­tur der Kugel grö­ßer wird.

7. Nimm Stel­lung zu der oben ge­nann­ten Be­haup­tung.

   • Die Erde gibt eben­falls immer mehr En­er­gie pro Zeit (En­er­gie­strom­stär­ke bzw. Leis­tung) ab, je höher die Erd­tem­pe­ra­tur wird. Wie die Kugel wird die Erde schließ­lich so viel Leis­tung ab­ge­ben wie sie auf­nimmt. Die Erde er­reicht eine kon­stan­te Tem­pe­ra­tur. Daher kann die oben ge­nann­te Be­haup­tung nicht rich­tig sein.

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

Wei­ter zu Wie­der­ho­lung: Wär­me­trans­port­ar­ten