Lösungen zu den Teste-dich-Aufgaben
a Beispiele: Übertragung von Wärme in einem Backblech oder in den Metallwänden eines Kochtopfs
b Man braucht zwei ähnlich große Löffel. Ein mögliches Vorgehen wäre: Mit jeder Löffelspitze wird ein Stückchen Butter aufgenommen. Beide Löffel werden mit dem Löffelstiel gleich weit in ein Gefäß mit heißem Wasser gestellt. Der Löffel, beim dem die Butter als Erstes schmilzt, leitet die Wärme besser/schneller.
c Die Handwärme wird an einer Metalloberfläche schneller abgeleitet als an einer Holzoberfläche. Deshalb fühlt sich die Metallklinke kälter an.
a Beispiele: Die strömende Luft im Backofen oder das Wasser in den Heizungsroheren transportieren Wärme durch Wärmeströmung.
b Die Luft, welche die Kerzenflamme umgibt, wird erwärmt. Die Luft ist dann leichter und steigt nach oben. Innerhalb dieses Luftstroms bildet sich die Form der Kerzenflamme aus. Da die erwärmte Luft immer nach oben steigt, ist auch die Kerzenflamme immer nach oben gerichtet.
c Die Eiswürfel im Gefäß kühlen die umgebende Bowle ab. Die kalte Bowle sinkt nach unten, die warme Bowle von unten steigt auf und wird ebenfalls vom Kühlgefäß abgekühlt.
a Wärmestrahlung wird ohne einen Stoff transportiert. Wärmeleitung und Wärmeströmung können nur stattfinden, wenn ein entsprechender Stoff vorhanden ist.
b Die Wärmestrahlung der Hand wird von der Blechoberfläche reflektiert. Dadurch nehmen wir die Wärmestrahlung unserer
eigenen Hand wahr.
c Beispiel für einen Versuchsaufbau: Weißes und schwarzes Papier werden je in ein Reagenzglas gerollt. In jedes
Reagenzglas wird ein Thermometer gesteckt. Beide Reagenzgläser werden in gleichem Abstand vor eine Wärmelampe gestellt. Die Temperaturwerte werden in einer Tabelle in gleichmäßigen Zeitabständen festgehalten.
d Helle Oberflächen reflektieren die Wärmestrahlung. Durch das Kalken der Baumrinde erwärmen sich die Bäume nicht so schnell. Damit schützt der Gärtner die Bäume. Denn wenn die Bäume in den ersten Strahlen der Frühlingssonne warm werden, dann beginnen sie mit dem Wassertransport in der Rinde, der über die kalten Wintertage unterbrochen war. Kühlt es dann wieder ab, kann das Wasser gefrieren und die Rinde platzen. Dadurch kann der Baum stark geschädigt werden.
a Ein Anorak besteht aus zwei Stoffschichten, die ein Füllmaterial und möglichst viel Luft einschließen. Diese Schicht des Anoraks leitet die Körperwärme nur schlecht nach außen, weil Luft ein sehr schlechter Wärmeleiter ist.
Die Oberfläche des Innenfutters ist glatt. Sie reflektiert einen Teil der Wärmestrahlung des Körpers zurück zum Körper.
Dadurch dass der Anorak geschlossen ist und keine Außenluft an die Haut lässt, verhindert er außerdem, dass Wärme durch Wärmeströmung verloren geht.
b Wie gut ein Anorak die Wärme dämmt, hängt von der Art und Menge der Füllung ab. Dünne Anoraks haben schlechtere
Wärmedämmeigenschaften als dicke Anoraks. Daunen sind eine gute Wärmedämmung, da sie viel Luft einschließen, ohne dass man viel Material verwenden muss.
c Der Zeichner wollte die Rolle der Wärmedämmung an einem Haus veranschaulichen: Ein Schal besitzt Lufteinschlüsse und wirkt als Wärmedämmung gegen die kalte Winterluft. Diese Art der Wärmedämmung ist natürlich nicht realistisch und ein Haus wird anders gedämmt.
d Ein Haus wird gedämmt, indem in die Außenwände und in das Dach Baumaterialien mit Lufteinschlüssen wie zum Beispiel Styropor eingearbeitet werden. Dadurch wird die Wärmeabgabe des geheizten Hauses an die Umgebung verringert.
e Durch nachträgliche Dämmmaßnahmen an Altbauten sinkt der Energieverbrauch für das Heizen. Dadurch werden weniger fossile Energieträger wie Öl oder Gas benötigt, was den Ausstoß von Treibhausgasen verringert und somit das Klima schützt.
Nachträgliche Dämmung von Altbauten ist ökologisch vor allem sinnvoll, wenn umweltfreundliche Dämmstoffe verwendet werden und die Herstellung sowie Entsorgung berücksichtigt werden.
Der weiße Raumanzug reflektiert einen großen Teil der Sonnenstrahlen. Dadurch wird der Wärmetransport durch die Wärmestrahlung der Sonne in das Innere des Anzuges reduziert.
Der Raumanzug besitzt außerdem eine Isolationsschicht, die den Wärmetransport der Wärme aus dem Inneren des Raumanzuges nach außen verringert.
Hinweis: Durch den extrem hohen Temperaturunterschied zwischen dem Inneren des Raumanzugs und dem Weltall (–270 °C) würde der Körper trotzdem sehr schnell auskühlen. Daher besitzen Raumanzüge außerdem eine Heizungsanlage.