Schulfächer

1. Durchführung

Abb. 3.1: Experiment-Aufbau

 Geräte:

 2 Experimentiertauchsieder, 2 Voltmeter, 2 Amperemeter, 2 Netzgeräte, 2 Thermometer, 2 Bechergläser (klein), 1 Becherglas (groß), 2 große Wassergefäße, Eiswürfel

Das Experiment:

1. Fülle die beiden kleinen Bechergläser mit Wasser gleicher Temperatur und erwärme sie durch Experimentiertauchsieder mit gleicher elektrischer Leistung. 
2. Kontrolliere, ob die elektrischen Leistungen wirklich gleich sind(gleiche Spannung und gleiche Stromstärke bei beiden Tauchsiedern).
3. Das eine Becherglas steht in einem Wassergefäß, das andere Becherglas steht in dem größeren Becherglas, das seinerseits in einem Wassergefäß steht.

 Aufgaben:

1. Fülle beide Wassergefäße mit Leitungswasser gleicher Temperatur. Achte darauf, dass die Temperaturen in den Wassergefäßen gleich bleiben. Das kann durch eine Wasser-Eis-Mischung sichergestellt werden.
2. Beobachte den Temperaturverlauf in beiden Bechergläsern.
3. Gib eine Erklärung dafür.
4. Ändere durch das Einfüllen von Wasser die Wärmeleitung zwischen dem kleinen und dem großen Becherglas. Beobachte erneut den Temperaturverlauf in beiden Bechern. Erkläre den geänderten Verlauf.
5. Welcher Zusammenhang besteht zum Klimaproblem?

2. Erläuterungen

- Beide Tauchsieder haben die gleiche Leistung.
- Das Wasser erhält in beiden Behältern die gleiche Wärmeleistung.
- Beide Wassermengen geben ihre Wärme an ihre Umgebung (Wasser von 0°)C ab.

Trotzdem sind beide Wassertemperaturen verschieden. Woran liegt das?

Ein erster Becher steht direkt im Wasser mit der Temperatur 0°C.
Der zweite Becher steht in einem Becher, der im Wasser von 0°C steht. 
Eine dünne Luftschicht behindert den Wärmeübergang von erwärmten Wasser im Becher in die Umgebung. 
Die Wassertemperatur im zweiten Becher ist höher als im ersten Becher.

Ergebnis:

Bei gleichem Einsatz von Energie ist die Temperatur dort höher, wo der Abfluss von Wärme geringer ist.

3. Anwendungen:

3.1. Energiesparen:

Bessere Isolierung sorgt bei gleicher Energiezufuhr für höhere Raumtemperaturen.
Die Energiezufuhr kann gedrosselt werden, um die gleiche Raumtemperatur zu erhalten.

3.2. Treibhauseffekt:

Durch den in der Atmosphäre vorhandenen Wasserdampf und durch das Kohlendioxyd wird der Wärmeübergang vom Erdbodens in das Weltall behindert. Die mittlere Temperatur am Erdboden steigt von eisigen -18°C ohne H₂0 und C0₂ auf komfortable 15°C. (= positive Wirkung des Treibhauseffektes).

Durch Steigerung des CO₂-Anteils in der Atmosphäre und das Hinzutreten von weiteren Gasen (FCKW, Methan,...) nimmt die Temperatur weiter zu.
Das Abschmelzen des Eises auf der Antarktis und auf Grönland würde den Wasserspiegel der Weltmeere um ca. 60m steigen lassen. Viele jetzt bewohnten Gebiete würden überschwemmt werden.

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