Wärme

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für die Fähigkeit, wärme zu leitet ist die Wärmeleitfähigkeit. Sie gibt an, wie gut ein Stoff in der Lage ist, Energie in Form von Wärme zu Transportieren, ohne dass dabei gleichzeitig Material transportiert wird. Die Teilchen des Stoffes wandern nicht mit. → Metalle haben eine höhere Ordnungsstruktur und mehr freie Elektronen als Holz und Kunststoff. Die Teilchen schwingen und geben die Wärmeenergie weiter. Wärmedämmung ⇒ Thermoskanne → Thermoskannen sind doppelwandige Gefäße, zwischen deren Wänden ein luftleerer Raum, also ein Vakuum herrscht. Dieses Vakuum wirkt als Wärmedämmung - so geht deutlich weniger Wärme verloren, als bei einer normalen Kanne. Physikarbeit Aggregatzustand und Teilchenmodell Fest → im festen Aggregatzustand liegen die kleinen Teilchen sehr eng beieinander. Der starke Zusammenhalt zwischen den Teilchen sorgt dafür, dass sie sich regelmäßig anordnen und nicht gegeneinander verschieben lassen. Dadurch ist der Stoff nicht verformbar Flüssig →in Flüssigkeiten haben die kleinen Teilchen einen geringen Zusammenhalt. Die Teilchen können sich so freier bewegen und ihren Ort Wechsel. fest Gasförmig ⇒ in gasförmigen Stoffen gibt es zwischen den keinen Teilchen fast keinen Zusammenhalt mehr. Die können sich so frei im Raum bewegen. Es befindet sich zwischen den Teilchen ein leerer Raum sonst nichts. schmelzen erstarren sublimieren flüssig resublimieren sieden kondensieren 8.7.21 gasförmig Temperatur → Die Bewegungsenergie der Teilchen eines Körpers bezeichnet man in der Physik als Thermische Energie oder Wärmeenergie, kurz: wärme. Die Wärmeenergie eines Körpers ist umso größer, je größer die Bewegungsenergie seiner Teilchen, also seine Temperatur ist. Sie nimmt aber auch mit der Stoffmenge, also der Anzahl der im Körper enthaltenen Teilchen zu. Temperaturskalen → Celsius → Zur objektiven Bestimmung der Temperatur wird oft Celsius genutzt → Fahrenheit → Offizielle Verwendung findet die Fahrenheit-Skala nur noch in den USA ⇒ 0°C 32°F Formel: °F C* 1,8 + 32 → Kelvin ⇒ die Skala wird vorfallen in der Naturwissenschaft und Technik zur Angabe von Temperatur und Temperaturdifferenzen genutzt 0°C 273,15°K Formel: 25°C + 273,15°K = 298,15°K ; (0 °C x 9/5) + 32 = 32°F Funktionsweise Thermometer → bei Thermometern ändert sich das Volumen der Thermometerflüssigkeit. Die Flüssigkeit am Ende des Thermometers dehnt sich in ein enges Röhrchen aus dadurch wird die geringe Volumenänderung deutlich sichtbar. Ausdehnung von Flüssigkeiten → bei niedriger Temperatur bewegen sich die Teilchen nur Langsam. Sie stoßen nur selten an einander und können sich daher eng beieinander aufhalten. Bei Temperaturerhöhungen werden die Teilchen schneller. Sie benötigen mehr platz und ihr abstand wird größer. Das Volumen der Flüssigkeit nimmt zu. → Flüssigkeiten dehnen sich bei Erwärmungen aus. Ihr Volumen wird Größer. Bei abkühlen wird ihr Volumen kleiner. Ausdehnung von Gasen → die Erwärmung führt dazu dass sich die Gasteilchen schneller bewegen. Der Abstand wird größer und das Volumen des Gases wird größer. Bei Abkühlungen nimmt das Volumen wieder ab und die Teilchen werden langsamer → Gase dehnen sich bei Erwärmungen aus. Ihr Volumen wird größer. Bei Abkühlungen wird ihr Volumen kleiner. Sprinkleranlage → In Sprinkleranlagen verschließen Glasröhren die Düsen für Löschwasser. In diesen Glasröhren befindet sich eine Flüssigkeit welche sich bei Erwärmung sehr stark ausdehnt und somit die Glasröhre kaputt macht. Diese Flüssigkeit heißt auch Sprengflüssigkeit. Jetzt sind die Düsen für das Löschwasser frei und es kann Fließen Ausdehnung von Feststoffen → Festkörper dehnen sich aus bei Erwärmung. Ihr Volumen wird größer. Bei Abkühlung wird ihr Volumen kleiner. → die Ausdehnung bei Feststoffen ist vom material abhängig. → Die Längenzunahme bei Erwärmung ist proportional zur Temperaturerhöhung AT: ΔΙ - ΔΤ Man kann diese drei Erkenntnisse zu einer Formel zusammenfassen: Für die Längenänderung eines festen Körpers bei Erwärmung gilt: ΔΙ = 10 · α · ΔΤ Längenänderung = Ausgangslänge Längenausdehnungskoeffizient Temperaturänderung Beispiel → eine 100m lange Brücke aus Beton (a=0,012) erwärmt sich im Sommer auf 5K. Berechne die Längenäderung → Längenänderung = 100m 0,0125 → Längenänderung = 6m Spezifische Wärmekapazität → gleiche Mengen unterschiedlicher Stoffe benötigen für die gleiche Temperaturerhöhung unterschiedlich viel wärme Energie. → die spezifische Wärmelehre c gibt an, welche Wärmemenge AQ notwendig ist, um 1kg eines Stoffes um 1°C zu erwärmen. Formel → ΔQ = C ·ΔΤ · m → Wärmeenergiemenge = spezifische Wärmekapazität Temperaturänderung. Masse Beispiel → 1 Liter Frostschutzmittel (2400J) um 2°C erwärmen Q = 2400 2.1 Q = 4800J →