Arbeitsblatt: Wärmeleitung: Eiswürfel schmelzen ungleich schnell

Versuch: Eiswürfel schmilzt ungleich schnell. Warum?? Versuchsbeschreibung: Wir haben 2 gleich grosse quadratische Platten mit Farbe. Trotz gleichem Aussehen sind sie aus Materialien. Wenn man die Platten anfasst, spürt man, dass sie nicht sind. Die eine Platte ist schwerer und wirkt kühl beim Anfassen, die andere ist und wirkt . Die schwerere Platte ist aus Aluminium, einem Metall, die leichtere Platte aus Kunststoff. Nun wird auf jedem Block je ein gelegt und geschaut, welcher schneller schmilzt. (Die allermeisten Menschen vermuten instinktiv, dass das Eis auf der „kühleren Platte (Alu) länger erhalten bleibt. Dies erweist sich aber als . Warum? Die Erklärung folgt. Beobachtung: Der Eiswürfel auf der-Platte beginnt sofort zu schmelzen und ist nach ca. 2 Minuten geschmolzen. Bei der -Platte dauert der Schmelzvorgang ca. 45 Minuten! Erklärungen: Dieses Experiment zeigt ein paar wichtige Dinge der Physik im Bereich Wärmelehre: 1. Objekte, die länger im gleichen Raum sind und nicht von aussen erwärmt werden oder selber Wärme erzeugen (z.B. eine Lampe, eine Heizung, ein Motor etc.), haben Temperatur. So auch hier: Sowohl die Aluplatte wie auch die Kunststoffplatte sind gleich warm, nämlich ca.C, so wie die Raumtemperatur! Doch warum wirkt die Aluplatte beim Anfassen kühler? Das hat mit einer weiteren wichtigen Feststellung zu tun: 2. Jedes Material hat eine bestimmte Eigenschaft Wärme zu leiten. Es gibt gute Wärmeleiter und schlechte Wärmeleiter. Nun, Aluminium kann Wärme sehr gut leiten. Es nimmt Wärme schnell auf und kann sie auch gut wieder abgeben. Ganz im Gegensatz zu Kunststoff ( schlechter Wärmeleiter). Wenn wir also die Aluplatte anfassen, so entzieht diese unserer Hand schnell die Wärme; die Platte kann die Wärme gut abführen und aufnehmen, unserer Hand wird die Wärme entzogen und deshalb empfinden wir diesen Zustand als. Die Kunststoffplatte hingegen nimmt kaum Wärme auf von uns. Wir verlieren keine Wärme, wir empfinden die Kunststoffplatte deshalb als. All das passiert, weil immer die Regel gilbt: 3. Wärmeenergie fliesst immer vom Körper zum Körper. Beim Anfassen passiert also Folgendes: Unsere Hand ist der Körper (weil 37C die höhere Temperatur ist als die Temperatur der Platte); somit fliesst die Wärme von der Hand zur Platte. Wenn wir jetzt einen Eiswürfel auf die Platte legen, dann passiert Folgendes: Die zwei Platten sind der Körper mit der höheren Temperatur und der Eiswürfel derjenige Körper mit der tieferen Temperatur. Somit fliesst die Wärmeenergie von der Platte zum Eiswürfel. Je nach Material passiert dies jedoch unterschiedlich. Die -Platte gibt ihre Wärme schnell an den Eiswürfel ab, was diesen zum Schmelzen bringt. Die-Platte gibt ihre Wärme nur sehr langsam ab, da ein schlechter Wärmeleiter ist. Der Eiswürfel hat zum Schmelzen. Fazit 1: Es passiert nicht immer das, was man spontan . Bei näherem Betrachten ist jedoch alles logisch nachvollziehbar. Fazit 2: Körper gleicher Temperatur können von uns als unterschiedlich warm empfunden werden, je nachdem welche Wärmeleitfähigkeit sie haben. Fazit 3: Es gibt Situationen im Alltag, wo eine gute Wärmeleitung erwünscht ist und deshalb ein solches Material verwendet wird (z.B. ein Kochtopf nimmt die Wärme der Herdplatte schnell auf, was gut ist). Es gibt aber auch Situationen, wo die Wärmeleitung ist und man versucht sie durch geeignete Materialauswahl zu verhindern (z.B. bei einer Hauswand im Winter: Man möchte nicht, dass die Wärme von nach geleitet wird, weswegen Isolationsmaterial eingesetzt wird Isolationsmaterial schlechter Wärmeleiter).