owl: Physik 2

$$ \def\Forall{\enskip \forall} \def\forthat{\;\bigm|\;} \def\hateq{\mathrel{\widehat{=}}} \def\hint#1{\quad\color{maroon}{\small\textit{#1}}} \def\stx#1{\small\textrm{#1}} \def\guide#1{\quad{\stx{#1}}} \def\ol#1{\overline{#1}} \def\lraq{ \quad\leftrightarrow\quad } \def\Lraq{ \quad\Leftrightarrow\quad } \def\ra{ \,\rightarrow\, } \def\raq{ \quad\rightarrow\quad } \def\Ra{ \,\Rightarrow\, } \def\Raq{ \quad\Rightarrow\quad } \def\ux#1{\;\textrm{#1}} \newcommand\m[1][]{#1\ux{m}} \newcommand\mm[1][]{#1\ux{mm}} \newcommand\cm[1][]{#1\ux{cm}} \newcommand\km[1][]{#1\ux{km}} \newcommand\qm[1][]{#1\ux{m}^2} \newcommand\cel[1][]{#1\,^\circ\textrm{C}} \newcommand\deg[1][]{#1\,^\circ} \newcommand\eur[1][]{#1\ux{€}} \newcommand\pct[1][]{#1\,\%} \newcommand\prm[1][]{#1\,{}^\text{o}\mkern-5mu/\mkern-3mu_\text{oo}} $$

Achte beim Lesen der Lektion darauf, dass du den Sinn jedes Absatzes erfasst.

Die Lektion ist vollständig in das Physikheft zu schreiben.
Eine Ausnahme bilden die braun-kursiv geschriebenen Hinweise -- diese brauchst du nicht übertragen.
Veranschlage einen Zeitaufwand von ungefähr einer Schulstunde (50 Minuten).

Du weißt natürlich, was ein Thermometer ist, nämlich ein Gerät, um die Temperatur zu messen.
Vielleicht hast du auch schon gehört oder gelesen, wie ein Thermometer funktioniert. Dem sind wir heute auf der Spur.

Temperatur und Wärmeausdehnung

Wird ein Körper erwärmt, so nimmt die Geschwindigkeit der Teilchen (Moleküle, Atome) zu.
Weil sich die Teilchen schneller bewegen, kommen sie sich weniger nahe und brauchen mehr Platz.

Erinnere dich an das Beispiel der Kindergruppe im Turnsaal, wo zunächst alle eng zusammenstehen.
Je mehr sich jedes Kind bewegen soll, umso mehr Platz braucht es, und umso weiter wird sich die gesamte Gruppe ausdehnen.

Im Allgemeinen dehnen sich Körper beim Erwärmen aus und ziehen sich beim Abkühlen zusammen.

V Wärmeausdehnung eines Gases.

Für diesen Versuch brauchst du eine PET-Flasche mit Schraubverschluss (Getränkeflasche) sowie heißes und kaltes Wasser (aus der Wasserleitung).

Fülle die Flasche mit heißem Wasser. Nach etwa fünf Sekunden leere die Flasche aus und schraube sie sofort zu.

Wenn du die verschlossene Flasche jetzt unter kaltes Wasser hältst, bemerkst du eine Veränderung:
Die Flasche zieht sich zusammen.

Das heiße Wasser in der Flasche sorgt beim Ausleeren dafür, dass sich die in die Flasche strömende Luft erwärmt.
Das über die verschlossene Flasche fließende kalte Wasser bewirkt eine Abkühlung der Luft in der Flasche.
Die nun kühlere Luft braucht weniger Platz, weshalb sich die Flasche zusammenzieht.

Du kannst den Versuch auch umgekehrt durchführen.
Dabei füllst du kaltes Wasser in die Flasche und drückst sie nach dem Ausleeren vor dem Zuschrauben ein wenig zusammen.

Was passiert, wenn du die verschlossene Flasche unter heißes Wasser hältst?

Das Volumen fester, flüssiger und gasförmiger Körper wird im Allgemeinen bei Erwärmung größer, bei Abkühlung kleiner.

Eine interessante und wichtige Ausnahme von dieser Regel ist, dass das Volumen des Wassers beim Erwärmen von $0\cel$ auf $4\cel$ abnimmt.

Ein Thermometer ist ein Messgerät, um die Temperatur eines Körpers zu bestimmen.

Bei einem Flüssigkeitsthermometer ist ein dünnes (Glas-)Röhrchen mit einer Flüssigkeit (etwa Quecksilber oder gefärbtem Alkohol) gefüllt.
Je nach Temperatur dehnt sich die Flüssigkeit mehr oder weniger aus. Auf einer Skala lässt sich die entsprechende Temperatur ablesen.

B Einige interessante Temperaturwerte:

Versuche zutreffende Temperaturen beziehungsweise passende Körper herauszufinden und trage sie in die Tabelle ein.

Körper, Zustand		Temperatur
Das Innere der Sonne		einige Millionen$\cel$
Oberfläche der Sonne
Feuerzeugflamme
		$100\cel$
Körpertemperatur eines Menschen
Temperatur im Kühlschrank
Gefrierpunkt des Wassers
Temperatur im Gefrierschrank
Gefrierpunkt von Alkohol
Sauerstoff wird flüssig
Sauerstoff wird fest		$-219\cel$
		$-273,15\cel$

Physik 2 20210413

Temperatur und Wärmeausdehnung