Wärmelehre

Wärmelehre

1. Wärme als Brennstoffe

   • Bewegungsenergie (kinetische Energie)
   • Joule
     • Kilojoule
   • Energie kann nicht verloren bzw.gewonnen werden.

2. Wärmeenergie und Temperatur

   • Temperatur
     • Wärme
     • Flüssigkeit
     • Körper
     • Celsius(°C)
     • Fahrenheit(°F)
     • Kelvin
   • Thermometer
     • Raumluftthermometer
     • Fieberthermometer
   • Absolute Nullpunkt
     • 0 Kelvin
     • -273°C
     • Lord Kelvin

3. Brennstoffe und Heizwert

   • Feste Brennstoffe
     • Heizöl, Spiritus, Erdgas
   • Flüssige Brennstoffe
     • Holz, Steinkohle, Pellets
   • z.B.: Pellets 18MJ/kg
   • Endzündungstemperatur

4. Richtiges Verhalten bei Bränden

   • Brennende, feste Stoffe löscht man am besten...
     • ...mit Wasser
     • ...oder man erstickt die Flamme
   • Brennende, feste Stoffe (z.B.: Öl, Benzin) löscht man am besten...
     • ...indem man die Flamme erstickt(mit Löschdecke)

5. Wärmeausbreitung

   • Gute Wärmeleiter
     • Metalle
   • Schlechte Wärmeleiter
     • Luft, Gas, Kunststoffe
   • In Stoffen mit leicht, bewegliche Teilchen (Flüssigkeiten, Gase) erfolgt die Übertragung der Wärmeenergie durch Wärmeströmung.
   • Sonne: wichtigster Energiespender
     • Wärmestrahlung (=Infrarotstrahlung)
       • nicht sichtbar
       • breitet sich in Lichtgeschwindigkeit (300.000km pro Sekunde) aus

6. Die Dampfmaschine

   • 1770 von James Watt erfunden
   • im Zylinder ist ein hoher Druck: Kolben bewegen sich
   • Wirkungsgrad gibt an, wie viel % der zugeführten Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt werden kann.
   • Wirkungsgrad: Dieselmotor: 30%/ Ottomotor: 25%/ Strahltriebwerk: über 40%

7. Wärme und Stoffzustände

   • Sieden
     • Die Temperatur beider ein flüssiger Stoff siedet, nennt man Siedepunkt.
     • normalem Luftdruck: siedet Wasser bei 100°C
     • Druck steigert, erhöht sich der Siedepunkt
     • Druck erniedrigt, sinkt der Siedepunkt
     • Höhe von 5000m beginnt Wasser schon bei 85°C zu sieden.
     • Die Kochzeit verringert sich, weil der Siedepunkt bei 120°C liegt.
     • Beim Sieden verdampft Flüssigkeit zu Gas.
     • Drei Zustandsformen: Aggregatzustände
     • Siedepunkt verschiedener Stoffe: Speiseöl: ca.170°C/ Alkohol: 78°C/ Sauerstoff: -183°C/ Eisen: 2862°C
     • Sublimation
       • ...heißt, dass auch bei tiefen Temperaturen eine Flüssigkeit in Gas übergehen kann.
   • Verdampfen
     • Beim Verdampfen nimmt ein flüssiger Stoff Wärmeenergie auf und wird gasförmig.
     • Wasser hat sehr hohe verdampfungswäärme
     • Beim Verdampfen zugeführte Energie heißt Verdampfungswarme.
   • Kondensieren
     • Beim Kondensieren gibt ein gasförmiger Stoff Wärmeenergie ab und wir wieder flüssig.
     • Wasser siedet: verdampft zu Wasserdampf
     • Wasserdampf gibt beim Kondensieren viel Wärmeenergie ab.
       • Die abgegebene Wärmeenergie heißt Kondensationswärme.
   • Schmelzen
     • Beim Schmelzen nimmt ein fester Stoff Wärmeenergie auf und wird flüssig.
     • Temperatur, wenn Stoff vom festen Zustand in flüssigen Zustand übergeht: Schmelzwärme
     • Wasser schmilzt bei 0°C, Eisen bei 1538°C und Wachs bei 53°C.
     • Schmelzvorgange: Recycling von Altmetall, Herstellung von Legierungen
     • Bronze= 70% Kupfer+30% Zinn/ Messing= 60% Kupfer+40% Zink/ Edelstahl= Legierung aus Eisen, Nickel und Chrom
     • Beim Löten und Schweißen werden Metalle geschmolzen und schaffen beim Wiederherstellen dauerhafte Verbindungen.
   • Erstarren
     • Beim Erstarren gibt ein flüssiger Stoff Wärmeenergie ab und wird wieder fest.
     • Erstarrungswärme
     • Erstarrungspunkt gleiche Temperatur wie Schmelzpunkt
   • Destillieren
     • Flüssigkeiten haben unterschiedliche Siedepunkte.
     • Wasser siedet bei 100°C und Alkohol bei 78°C.
     • Destillation: Verdampfen einer Flüssigkeit mit anschließenden Kondensieren.
     • Alkohol als Grundstoff für viele Anwendungsbereiche.
       • Technik, Medizin,...
     • Wasser kann destilliert werden.

8. Die Anomalie des Wassers- Wasser ist anders

   • Wasser über 4°C erwärmen: Dichte ab, Volumen zu
   • Wasser abkühlt, dehnt es sich um 1/11 seines ursprünglichen Körpergewichts aus
   • ... versteht man besondere Eigenschaften zwischen einer Temperatur von 0°C und 4°C.
   • Wassertemperatur von 0°C auf 4°C:: Dichte nimmt zu, Volumen ab
   • Größte Dichte bei 4°C
   • Wasser hat am Grund eines Sees (egal welche Jahreszeit) immer eine Temperatur von 4°C.
     • Grund warum Fische im Winter überleben

9. Die Sonne als Energiequelle

   • glühende Gaskugel
   • 5 Milliarden Jahre ungeheure Energiemengen abstrahlt
   • 150 Mio. km entfernt von der Erde
   • Innentemperatur: 15 Mio°C, Außentemperatur 6000°C
   • 1m² Sonnenoberfläche abgestrahlte Energiemenge beträgt 63000kj.
   • 2 Milliarden Jahren wird Sonne erkaltet sein
   • Sonne besteht aus: 75% Wasserstoff/ 23% Helium/ 2% schwere Elemente
   • Erde nur 1kj pro 1m²

10. Wie entsteht ein Gewitter?

    • Gewitterwolken gibt es starke Winde
      • Durch Winde entsteht Reibungsenergie
        • Zu viel Spannung und Blitz muss sich auf der Erde entladen.
          • Der Donner entsteht durch die starke Ausdehnung der Luft bei der kräftigen Erwärmung durch Blitze.
    • Schützen
      • Blitzableiter
      • Elektrogeräte ausschalten
      • Schutz suchen unter geschützten Unterständen
      • Nicht in der Nähe von Bäumen und Unterständen