Zum Inhalt springen

Lektion 15

Wärme und Temperatur

Temperatur und Wärme, Celsius und Kelvin, Wärme aus Masse und Temperaturänderung berechnen, Mischen, Leitung, Strömung und Strahlung
PhysikSehr prüfungsrelevantca. 50 Min.Adaptiver Trainer
Prüfung zu diesem Thema planen →

In 30 Sekunden

Fieber, eine Tasse Tee, die Thermosflasche für die Wanderung: Überall geht es um Temperatur und Wärme. Ist das nicht dasselbe? Und warum bleibt der Tee in der Thermosflasche den ganzen Tag heiss?

20 °C1 kg Wasser

Im Wasserkocher ist Wasser mit . Das Thermometer zeigt die Temperatur.

Nach dieser Lektion

  • Du erklärst den Unterschied zwischen Temperatur und Wärme.

  • Du rechnest Temperaturen und Temperaturunterschiede zwischen Grad Celsius und Kelvin um.

  • Du berechnest die Wärme mit und die Heizzeit mit der Leistung.

  • Du schätzt eine Mischtemperatur ab und erklärst Leitung, Strömung und Strahlung an Beispielen.

An der Prüfung: Q = c·m·ΔT mit Wasser ist eine typische Rechenaufgabe; Temperatur und Wärme, Kelvin und die drei Arten der Wärmeübertragung typische Erklärfragen. In der Berufsmaturität Gesundheit und Soziales gehört Physik zur schriftlichen Abschlussprüfung; an der FMS zählen die Prüfungen in der Klasse.

Schritt 2

Entdecken

Verschieb die Regler und löse die Aufträge. Achte darauf, was sich im Bild ändert; die Formel zeigt dir, warum.

20 °C
10020030040050060020406080100t in sT in °C167 s

Zeitraffer: 15 s dauern 1 s. Ohne Verluste (angenommen).

Doppelte Masse oder doppelter Temperaturunterschied: doppelte Wärme. Doppelte Leistung: halbe Zeit.

Beispiele

20,0°C

0,0kJ

167s

  • Doppelte Masse oder doppelter Temperaturunterschied: doppelte Wärme. Doppelte Leistung: halbe Zeit.

Zeitraffer: 15 s dauern 1 s. Ohne Verluste (angenommen).

Aufträge

0 von 3 geschafft

  • Bring Wasser von in weniger als Minuten zum Kochen.

    (offen)
  • Finde eine Einstellung, bei der das Wasser genau Minuten bis braucht (auf genau).

    (offen)
  • Volle Kanne: von mit . Wie lange dauert es?

    (offen)
Entdecke:

Die Wärme hängt nur von Masse und Temperaturänderung ab: . Die Leistung bestimmt, wie schnell sie kommt: Zeit = Wärme : Leistung. Ein echter Kocher verliert etwas Wärme an Luft und Gehäuse und braucht darum etwas länger.

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Temperatur und Wärme

TemperaturWärme
  • Die Temperatur sagt, wie heiss ein Körper ist: Je schneller sich seine Teilchen bewegen, desto höher ist sie. Man misst sie mit dem Thermometer.
  • Wärme ist Energie, die wegen eines Temperaturunterschieds fliesst, immer vom wärmeren zum kälteren Körper.
  • Gleiche Temperatur heisst nicht gleich viel Energie: Eine volle Badewanne mit gibt viel mehr Wärme ab als eine Tasse mit .
Tee 80 °CLuft 20 °C

Tee mit , Luft mit : zwei Temperaturen.

MerkeTemperatur: wie heiss. Wärme: wie viel Energie fliesst.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Celsius und Kelvin», Schritt 4

2Celsius und Kelvin

CelsiusKelvin
  • Am absoluten Nullpunkt, bei , stehen die Teilchen fast still. Kälter geht es nicht.
  • Die Kelvin-Skala (K) beginnt dort bei . Ein Kelvin ist gleich gross wie ein Grad Celsius.
  • Darum sind Temperaturunterschiede in K und °C gleich: Von auf sind es .

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

°CK

Zwei Skalen: links Grad Celsius, rechts Kelvin.

MerkePlus 273 für Kelvin. Unterschiede sind in K und °C gleich.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Celsius und Kelvin», Schritt 4

3Wärme berechnen

ÄnderungWärme
  • : Wärme in kJ. : Masse in kg. (Delta T): die Temperaturänderung in K, gleich viel wie in °C.
  • heisst spezifische Wärmekapazität: Energie, die um erwärmt. Wasser: .
  • Kühlt etwas ab, gibt es dieselbe Wärme wieder ab. Für Liter Wasser rechnet man .

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

20 °C1 kg Wasser

Im Kocher: Wasser mit .

MerkeWärme = c mal Masse mal Temperaturänderung.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Wärme berechnen», Schritt 4

4Mischen

MischungMischtemperatur
  • Mischt man warmes und kaltes Wasser, fliesst Wärme vom warmen ins kalte, bis beide gleich warm sind: die Mischtemperatur.
  • Ohne Verluste gibt das warme Wasser genau so viel Wärme ab, wie das kalte aufnimmt.
  • Die Mischtemperatur liegt immer dazwischen, näher bei der grösseren Menge.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

kalt+warm

Kaltes und warmes Wasser in zwei Gläsern.

MerkeDie Mischung liegt dazwischen, näher bei der grösseren Menge.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Mischen», Schritt 4

5Wärmeübertragung

Artso fliesst die Wärme
  • Leitung: Die Teilchen geben ihre Bewegung weiter. Metall leitet gut, Luft schlecht. Strömung: Warme Luft oder warmes Wasser steigt auf und trägt die Wärme mit.
  • Strahlung: Wärme kommt ohne Stoff an, so wärmt uns die Sonne durch den leeren Weltraum.
  • Isolation bremst alle drei: Luftpolster (Daunen, Dämmung), Vakuum (luftleerer Raum) und Spiegelschichten.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

heisser Tee

In der Thermosflasche bleibt Tee lange heiss.

MerkeLeitung, Strömung, Strahlung: Isolation bremst alle drei.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Mischen», Schritt 4

Im Alltag

Wo dir das ausserhalb der Schule begegnet.

Fieber

37 °C = 310 K

Gesund: etwa , das sind .

Bei Fieber steigt die Temperatur zum Beispiel von auf (angenommen). Der Unterschied ist , in Kelvin gleich viel wie in Grad Celsius.

Thermosflasche

Deckel: keine Strömung

Der Deckel: Die warme Luft kann nicht wegströmen.

Die Thermosflasche bremst alle drei Arten: Der Deckel hält die warme Luft drin, das Vakuum zwischen den Wänden stoppt Leitung und Strömung, die Spiegelschicht die Strahlung.

Dämmung im Haus

innen 21 °C

Drinnen ist es warm, zum Beispiel .

Im Winter fliesst Wärme durch Wände und Fenster nach draussen. Eine Dämmung mit viel eingeschlossener Luft leitet schlecht und bremst diesen Wärmefluss.

Schritt 4

Musterbeispiele

Zu jeder Karte aus «Verstehen» ein Beispiel. Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Lena hat Fieber: . Normal hat sie (angenommen). a) Wie viel ist in Kelvin? b) Wie gross ist der Unterschied zu normal, in °C und in K? c) Warum fühlt sich ihre Stirn für die Hand der Mutter warm an?

Tippe oder wische auf der Grafik für den nächsten Schritt.

  1. 1

    a) Kelvin

    Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?

  2. 2

    b) Unterschied

    …

  3. 3

    c) Wärme

    …

Typische Fehler

  • ✗

    Temperatur und Wärme verwechseln: ist eine Temperatur, eine Wärme (Energie).

  • ✗

    Bei noch addieren: Ein Unterschied von ist , nicht .

  • ✗

    Masse in Gramm einsetzen: In gehört in kg (), dann kommt in kJ.

Prüfungstipp

Schreib zuerst in kg und in K auf, dann in kJ. Für die Zeit: in J durch die Leistung in W.

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie eine Klassenprüfung. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

Hilfsmittel: Taschenrechner und Formelsammlung.

2 Aufgaben auf Prüfungsniveau

  • Tee für die Wanderung
  • Fieber, Wickel und Bad

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

Gratis-Konto erstellen

Schritt 7

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

  • Du erklärst den Unterschied zwischen Temperatur und Wärme.

  • Du rechnest Temperaturen und Temperaturunterschiede zwischen Grad Celsius und Kelvin um.

  • Du berechnest die Wärme mit und die Heizzeit mit der Leistung.

  • Du schätzt eine Mischtemperatur ab und erklärst Leitung, Strömung und Strahlung an Beispielen.

Dein Stand bei «Wärme und Temperatur»

0 %

0 von 4 Lernzielen eingeschätzt

Tippe bei jedem Lernziel an, wie sicher du dich fühlst. Dann siehst du hier, was du noch tun kannst.

Mit einem Gratis-Konto wird dein Selbstcheck gespeichert und du (oder deine Eltern) siehst den Fortschritt über alle Themen. Gratis anmelden

Schritt 8

Hängst du irgendwo fest?

Du lernst nicht allein. Frag uns direkt: Antwort von Ugi innert 2 Schultagen. Oder stell deine Frage auf die Themenwand der Live-Fragestunde (jeden zweiten Samstag, 10:00 Uhr, auf Zoom).

Zur Community →

Melde dich gratis an, dann kannst du deine Frage direkt hier stellen. Antwort von Ugi innert 2 Schultagen.