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Die drei Arten der Wärmeübertragung

Wärme ist Energie, die durch Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung übertragen wird. Finde heraus, wie Wärme entsteht und wie sie sich durch verschiedene Prozesse verbreitet. Interessiert? All das und mehr findest du im folgenden Text!

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Die drei Arten der Wärmeübertragung
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Grundlagen zum Thema Die drei Arten der Wärmeübertragung

Grundlagen der Wärmeübertragung

Bevor wir uns die verschiedenen Arten der Wärmeübertragung anschauen, wiederholen wir, was man unter dem Begriff Wärme versteht. Wärme ist eine Form der Energie und kann von Körpern aufgenommen und abgegeben werden. Sie wird auch als Wärmeenergie bezeichnet. Wärme besitzt das Formelzeichen $Q$ und wird in der Einheit Joule, kurz $\pu{J}$, angegeben. Sie wird berechnet mit:

$Q = m \cdot c \cdot \Delta\,T $

Die Wärme ist also abhängig von der Masse $m$ des Körpers, von dem Wärmekoeffizienten $c$ des Körpers und vom Temperaturunterschied $\Delta\,T$.


Was ist Wärmeübertragung?

Bei der Wärmeübertragung wird ein Teil der Energie von einem warmen Körper an einen kälteren abgegeben. Das geschieht so lange, bis ein Temperaturausgleich stattgefunden hat und beide Körper dieselbe Temperatur haben. Es gibt drei verschiedene Arten der Wärmeübertragung. Im Folgenden schauen wir uns diese drei Wärmeübertragungsarten genauer an.


Wärmeleitung

Erhitzt man eine große Schraube nur auf einer Seite, so merkt man schnell, dass die komplette Schraube warm wird. Bei der Wärmeleitung wird nur die Wärme innerhalb eines Körpers weitergegeben, die einzelnen Teilchen verlassen ihren Platz nicht. Sie tritt deshalb häufig in Festkörpern auf. Die angeregten Atome auf der Seite der Erwärmung schwingen durch die höhere Temperatur immer schneller. Diese schnellere Schwingung wird von Atom zu Atom bis zum anderen Ende des Festkörpers übertragen. Es kommt zu einem Temperaturausgleich innerhalb des Körpers.
Es gibt Stoffe, welche bessere Wärmeleiter sind als andere. Meist sind gute Wärmeleiter auch gute elektrische Leiter, wie zum Beispiel Kupfer. Plastik hingegen ist ein schlechter Wärmeleiter.
Auch Flüssigkeiten und Gase können Wärme leiten, sie sind allerdings schlechte Wärmeleiter.


Wärmeströmung/Konvektion

Im Gegensatz zur Wärmeleitung ist die Wärmeströmung immer verbunden mit einem Transport von Teilchen. Deshalb beschränkt sie sich auf Flüssigkeiten und Gase. Die transportierten Teilchen führen ihre Energie mit und können diese an einem kälteren Ort abgeben.
Schauen wir uns das Beispiel einer Meeresströmung an. Diese kann durch einen Temperaturunterschied im Wasser entstehen. Ist das Wasser an einem Ort wärmer als an einem anderen, so entsteht ein Strom vom wärmeren zum kälteren Ort. Die warme Meeresströmung kann dann die Wärme an ihre Umgebung abgeben. Dabei erfolgt die Strömung immer vom Warmen zum Kalten.


Wärmestrahlung

Bei der Wärmestrahlung wird Wärme durch elektromagnetische Wellen übertragen. Diese können von Stoffen reflektiert, absorbiert oder hindurchgelassen werden. Im Gegensatz zur Wärmeleitung und Wärmeströmung kann die Wärmestrahlung auch im Vakuum stattfinden. Das heißt, es wird keine Materie benötigt. Alle Körper geben Wärmestrahlung ab. Die Menge ist abhängig von der Temperatur des Körpers. Ein typischer Wärmestrahler ist die Sonne.


Unterschied Wärme und Temperatur

Wie wir gesehen haben, ist Wärme eine Energieform, die übertragen werden kann. Die Temperatur beschreibt im Gegensatz zur Wärme die mittlere Bewegungsenergie von Teilchen. Die Temperatur beschreibt also einen Zustand. Sie wird als Zustandsgröße bezeichnet, während die Wärme eine Prozessgröße ist. Die Temperatur besitzt das Formelzeichen $T$ und wird in der Einheit Kelvin, kurz $\pu{K}$, angegeben.


Zusammenfassung Wärmeübertragung

Wir fassen die wichtigsten Stichpunkte zur Wärmeübertragung noch einmal zusammen:

  • Wärme ist eine Energieform.
  • Sie kann durch Wärmeleitung, Wärmeströmung oder Wärmestrahlung übertragen werden.
  • Wärmeleitung wird durch angeregte Schwingungen von Atomen in Festkörpern verursacht, es gibt keinen Materietransport.
  • Wärmeströmung ist immer mit einem Transport von Materie verbunden.
  • Wärmestrahlung wird durch elektromagnetische Wellen übertragen und benötigt keine Materie.

Meist kommen die verschiedenen Arten der Wärmeübertragung gemeinsam vor. Schauen wir uns dafür eine Glühlampe an. Das Metall im Inneren der Glühlampe heizt sich durch Wärmeleitung langsam auf. Dieses Metall gibt Wärme an die Luft weiter, dort kann Wärmeströmung auftreten. Die gesamte Glühlampe strahlt Wärme an ihre Umgebung ab. Bei LEDs tritt diese Erwärmung weniger stark auf – sie sind also als Leuchtmittel effizienter.

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Vorschaubild einer Übung

Transkript Die drei Arten der Wärmeübertragung

Jedes kleine Kind lernt: "Herdplatte und Ofen sind heiß – davon hält man sich fern." Aber über dieses "infantile Stadium" bist du ja längst hinaus, und deshalb können wir jetzt auch in die "richtig heißen" Themen der Physik einsteigen, ohne uns die Finger zu verbrennen. Es geht um "die drei Arten der Wärmeübertragung". Da geht's ja schon los: DREI Arten?! Jaha, Wärme wird NICHT nur durch Berührung übertragen wie beim Klassiker, der Hand auf der Herdplatte! Das ist aber schonmal die ERSTE Art der Wärmeübertragung: die WärmeLEITUNG. "Wärmeleitung" beschreibt, wie Wärme sich innerhalb eines Körpers ausbreitet (zum Beispiel im Heizdraht dieser Herdplatte), und wie sie über DIREKTEN Kontakt mit anderen Körpern übertragen werden kann. Hier also von der Herdplatte zum Topf und vom Topf zum Wasser. So weit, so simpel. Schwieriger ist die Frage zu beantworten, warum die Wärme das überhaupt macht! Und was IST Wärme überhaupt? Was wir im Alltag als "warm" bezeichnen, beschreibt man in der Physik mit der "thermischen Energie". Diese Energie steckt in den "Teilchen", aus denen ein Stoff besteht. Das weißt du vielleicht schon: Teilchen sind ständig in Bewegung; auch in Feststoffen schwingen sie hin und her. Sie bewegen sich umso stärker, je höher die Temperatur ist. Genaugenommen ist die Temperatur nichts anderes als ein Maß für die "Teilchenbewegung" und die damit verbundene thermische Energie. Wenn wir jetzt einen Körper haben, der eine TemperaturDIFFERENZ aufweist, also an einer Seite wärmer ist als auf der anderen, dann findet ein "Wärmetransport" statt – und zwar immer von WARM nach KALT. Denn die thermische Energie strebt danach, sich möglichst gleichmäßig zu verteilen. Das können wir auch ganz konkret mit der Teilchenbewegung erklären: Wenn sich aufgrund einer Erhitzung am warmen Ende des Körpers die Teilchen STARK bewegen, stoßen sie mit den umliegenden Teilchen zusammen. Durch die Stöße zwischen den Teilchen breitet sich die Bewegung im Körper aus, solange, bis sich alle Teilchen gleichermaßen stark bewegen. Dann ist der Körper überall gleich warm – es besteht keine Temperaturdifferenz mehr. Wenn die Teilchen über direkten Kontakt mit einem anderen Körper dann auch mit DESSEN Teilchen zusammenstoßen, gibt es eine WärmeÜBERTRAGUNG zwischen den beiden Körpern. "Wärmeleitung" ist also die Ausbreitung thermischer Energie über direkte Stöße zwischen Teilchen, entweder INNERHALB eines Körpers, oder über den "direkten Kontakt" zwischen zwei Körpern. Wärmeleitung spielt vor allem bei "Feststoffen" eine große Rolle. Bei "Flüssigkeiten und Gasen" kommt die zweite Art der Wärmeübertragung ins Spiel: WärmeSTRÖMUNG. Anders als Feststoffe können Flüssigkeiten und Gase ja fließen und strömen, das heißt, sie breiten sich im Raum aus. Wenn bei unserem Kochtopf ein Wasserteilchen mit einem Teilchen der heißen Topfwand zusammenstößt, trägt es die erhaltene thermische Energie durch seine freie Bewegung im Topf weiter. Die Wärme verbreitet sich also nicht durch Stöße zwischen schwingenden Teilchen, sondern "die Teilchen selbst" wandern und strömen von "warm" nach "kalt", also von den Bereichen mit HOHER zu den Bereichen mit GERINGER thermischer Energie. Der Wärmetransport findet damit durch einen STOFFTransport statt. Da die Teilchen dabei ihre Plätze wechseln, entsteht eine Strömung im Wasser (auch "Konvektion" genannt), die aufgrund der Durchmischung bald auf alle Teilchen übergreift. Dasselbe findet in weit größerem Maßstab bei den Meeresströmungen im Ozean statt, zum Beispiel beim berühmten Golfstrom, oder zwischen warmen und kalten Luftmassen in der Atmosphäre. Und so können sich auch zwei VERSCHIEDENE Stoffe vermischen, zum Beispiel heißer Kaffee und kalte Milch. Jetzt zur dritten Art der Wärmeübertragung: die WärmeSTRAHLUNG Die ist in gewisser Weise einfacher als die anderen beiden, denn es ist weder direkter Kontakt, noch Stofftransport notwendig. Man braucht ÜBERHAUPT keine Teilchen, um Wärme über Strahlung zu übertragen. Mit Strahlung ist nämlich nichts anderes als Licht gemeint – in der Physik bezeichnen wir Licht als "elektromagnetische Strahlung". Dass Licht auch Wärme (also thermische Energie) übertragen kann, kennst du vom Licht der Sonne! Auch eine Lampe strahlt viel Wärme ab, genauso wie unsere Herdplatte. Dabei ist es nicht mal der leuchtend sichtbare Teil des Lichts, der die meiste Wärme überträgt, sondern die sogenannte "Infrarot-Strahlung". Das ist ein Anteil der elektromagnetischen Strahlung, den wir Menschen nicht sehen können, den man aber mit einer Wärmebildkamera sichtbar machen kann. Die unterschiedlichen Farben zeigen Bereiche unterschiedlich starker Wärmestrahlung. Tatsächlich strahlen ALLE Körper Wärme ab (vor allem Menschen und andere Lebewesen) – auch wenn wir unser eigenes "Infrarot-Leuchten" leider nicht sehen können. Wärmestrahlung wird von verschiedenen Stoffen unterschiedlich stark ABSORBIERT, also aufgenommen. Das kannst du selbst spüren, wenn du mal mit einem SCHWARZEN und mal mit einem WEIẞEN T-Shirt in die Sonne gehst – probier's aus! Wir fassen zusammen: Wärme breitet sich als "thermische Energie" immer entlang einer Temperaturdifferenz von "warm" nach "kalt" aus. Es gibt drei Arten der "Wärmeübertragung": WärmeLEITUNG findet durch Stöße zwischen den schwingenden Teilchen IN einem Körper, oder über direkten Kontakt zwischen ZWEI Körpern statt. WärmeSTRÖMUNG beschreibt die Übertragung thermischer Energie durch STOFFTransport, also durch den AUSTAUSCH von Teilchen, der innerhalb oder zwischen Flüssigkeiten und Gasen stattfindet. WärmeSTRAHLUNG nennt man elektromagnetische Strahlung, die hauptsächlich in Form von "Infrarot-Licht" von jedem Körper abgegeben wird. Wie bei unserem Topf auf dem Herd, treten oft alle drei Arten der Wärmeübertragung gleichzeitig auf, wobei meist EINE Art den größten Anteil trägt. Für unsere Finger und die Zungenspitze ist hier vor allem die WärmeLEITUNG mit Vorsicht zu genießen!

1 Kommentar
1 Kommentar
  1. Sehr gutes Video, besonders die Animationen haben mir gefallen!!!

    Von Lotte, vor etwa einem Jahr

Die drei Arten der Wärmeübertragung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Die drei Arten der Wärmeübertragung kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die drei Arten der Wärmeübertragung.

    Tipps

    Überlege dir, welche Beschreibung zu welcher Art der Wärmeübertragung passt. Versuche, die Begriffe in deinen eigenen Worten zu erklären und ihre Merkmale zu identifizieren.

    Denke an konkrete Beispiele für jede Art der Wärmeübertragung: Visualisiere Situationen, in denen Wärme übertragen wird, und überlege, welcher Mechanismus dahintersteckt.

    Lösung

    Bei der Wärmeübertragung wird ein Teil der Energie von einem warmen Körper an einen kälteren abgegeben. Das geschieht so lange, bis ein Temperaturausgleich stattgefunden hat und beide Körper dieselbe Temperatur haben. Es gibt drei verschiedene Arten der Wärmeübertragung.

    Wärme: Das ist thermische Energie, die übertragen werden kann.

    Wärmestrahlung: Die Wärmeübertragung findet durch elektromagnetische Strahlung (vor allem Infrarotlicht) statt.

    Wärmeströmung: Die Wärmeübertragung findet durch Stofftransport innerhalb oder zwischen Flüssigkeiten und Gasen statt.

    Wärmeleitung: Die Wärmeübertragung findet durch Stöße zwischen Teilchen innerhalb eines Körpers oder über direkten Kontakt zwischen Körpern statt.

  • Definiere, wie ein Wärmetransport stattfindet.

    Tipps

    Überlege, wie sich die Temperaturunterschiede zwischen den beiden Seiten des Körpers auf den Wärmetransport auswirken könnten. Denke darüber nach, wie sich Wärme in einem System mit einem Bereich höherer Temperatur und einem Bereich niedrigerer Temperatur bewegt.

    Denke darüber nach, wie der Körper Wärme leitet oder überträgt und welche Mechanismen dabei eine Rolle spielen könnten.

    Lösung

    Der Körper weist eine Temperaturdifferenz auf. Er ist also an der einen Seite wärmer als an der anderen. Es findet ein Wärmetransport statt, und zwar immer von warm nach kalt. Die Energie strebt danach, sich möglichst gleichmäßig zu verteilen.
    Das können wir mit der Teilchenbewegung erklären: Weil sich aufgrund einer Erhitzung am warmen Ende des Körpers die Teilchen stark bewegen, stoßen sie mit den umliegenden Teilchen zusammen. Durch die Stöße zwischen den Teilchen breitet sich die Bewegung im Körper aus – so lange, bis sich alle Teilchen gleichermaßen stark bewegen. Dann ist der Körper überall gleich warm und es besteht keine Temperaturdifferenz mehr.

    Und so lautet der Satz richtig:

    Der Wärmetransport findet durch Wärmeleitung von $\mathbf{80}~^\circ \text{C}$ zu $ \mathbf{20}~^\circ \text{C}$ statt.

  • Bestimme, welcher Griff beim Kochen schneller heiß wird.

    Tipps

    Berücksichtige die Wärmeübertragung: Denke daran, dass Wärme durch Wärmeleitung von einem heißen Objekt auf ein kälteres übertragen wird. Betrachte also die Wärmeübertragung vom Topf bzw. von der Pfanne auf den Griff.

    Beachte, dass Plastik und Metall nicht die gleiche Wärmeleitfähigkeit haben.

    Metall hat aufgrund seiner spezifischen Struktur und chemischen Eigenschaften eine bessere Wärmeleitfähigkeit.

    Lösung

    Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie effizient durch das Material zu übertragen. Um die Frage zu beantworten, welcher Griff beim Kochen schneller heiß wird, müssen wir also die verschiedenen Materialien und deren Eigenschaften betrachten. In diesem Fall vergleichen wir die Griffe aus Plastik und Metall.

    Beide Griffe werden gleich schnell heiß.

    Die Wärmeübertragung hängt von den Materialien ab, aus denen die Griffe bestehen. Metallgriffe haben normalerweise eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Plastikgriffe. Das bedeutet, dass Metall Wärme effizienter leitet als Plastik. Wenn ein Topf oder eine Pfanne auf einer Wärmequelle erhitzt wird, dann wird die Wärme durch das Metall schneller auf den Metallgriff übertragen als auf den Plastikgriff. Daher wird der Griff aus Metall in der Regel schneller heiß als der Griff aus Plastik.

    $\Rightarrow$ Diese Aussage ist nicht korrekt.

    Der Griff aus Metall wird schneller heiß als der Griff aus Plastik.

    Metallgriffe haben eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Plastikgriffe. Metall kann die Wärme effizienter durch den Griff leiten als Plastik. Deshalb wird der Metallgriff schneller heiß als der Plastikgriff, wenn der Topf oder die Pfanne auf einer Wärmequelle erhitzt wird.

    $\Rightarrow$ Diese Aussage ist korrekt.

    Der Griff aus Plastik wird schneller heiß als der Griff aus Metall.

    Wie bereits erwähnt, hat Metall eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Plastik. Plastik isoliert den Griff besser vor der Hitze und leitet die Wärme nicht so effizient wie Metall. Darum wird der Griff aus Plastik normalerweise langsamer heiß als der Griff aus Metall.

    $\Rightarrow$ Diese Aussage ist nicht korrekt.

    Keiner der Griffe wird heiß.

    Wenn ein Topf oder eine Pfanne auf einer Wärmequelle erhitzt wird, dann wird die Wärme über den Topf oder die Pfanne auf den Griff übertragen. Je nach Material des Griffs wird dieser sich erwärmen. Sowohl Metallgriffe als auch Plastikgriffe können sich beim Kochen erwärmen. Metallgriffe werden jedoch aufgrund ihrer besseren Wärmeleitfähigkeit in der Regel heißer als Plastikgriffe.

    $\Rightarrow$ Diese Aussage ist nicht korrekt.

  • Beschreibe, welche Art der Wärmeübertragung bei diesen Beispielen den größten Anteil hat.

    Tipps

    Wärmeleitung ist der Prozess, bei dem Wärmeenergie durch direkten Kontakt zwischen Materialien übertragen wird, indem Moleküle ihre kinetische Energie durch Kollisionen weitergeben.
    Ein Beispiel dafür ist eine Hand auf einer Herdplatte.

    Wärmestrahlung ist die Übertragung von Wärmeenergie in Form von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, die sich ohne direkten Kontakt zwischen den Objekten ausbreitet.
    Ein Beispiel dafür ist die Sonne.

    Wärmeströmung tritt auf, wenn warme Materie wie Luft oder Flüssigkeiten aufgrund von Temperaturunterschieden aufsteigt, während kühlere Materie nachströmt, um das thermische Gleichgewicht zu erreichen, wodurch Wärmeenergie transportiert wird.
    Ein Beispiel dafür ist der Golfstrom.

    Lösung

    Wärmeleitung ist der Prozess, bei dem Wärmeenergie durch direkten Kontakt zwischen Materialien übertragen wird, indem Moleküle ihre kinetische Energie durch Kollisionen weitergeben.

    Wärmestrahlung ist die Übertragung von Wärmeenergie in Form von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, die sich ohne direkten Kontakt zwischen den Objekten ausbreitet.

    Wärmeströmung tritt auf, wenn warme Materie wie Luft oder Flüssigkeiten aufgrund von Temperaturunterschieden aufsteigt, während kühlere Materie nachströmt, um das thermische Gleichgewicht zu erreichen, wodurch Wärmeenergie transportiert wird.

    Wärmeströmung:

    • Föhn
    Ein Föhn erzeugt warme Luft, indem er elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt und diese dann mithilfe eines Gebläses über eine Heizspirale an die vorbeigeströmte kalte Umgebungsluft abgibt. Die erwärmte Luft wird nicht passiv durch ihre geringere Dichte nach oben gezogen, sondern es entsteht ein aktiver Austausch, bei dem kühlere Luft von unten nachströmt und die aufsteigende warme Luft schließlich aus dem Föhn herausströmt und sich in der Umgebung verteilt. Dieser Auftrieb und Austausch von warmer und kühler Luft wird als Wärmeströmung bezeichnet.

    • Heizung
    Eine Heizung erzeugt Wärme, indem elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese Wärmeenergie erwärmt die Luft in unmittelbarer Nähe der Heizung. Da warme Luft eine geringere Dichte hat, steigt sie nach oben, während kühlere Luft von unten nachströmt, um den entstehenden Raum zu füllen. Dieser Auftrieb und Austausch von warmer und kühler Luft wird als Wärmeströmung bezeichnet. Die warme Luft strömt dann in den Raum und erwärmt ihn.

    Wärmeleitung:

    • Eiswürfel in deiner Hand
    Wenn du einen Eiswürfel auf deine Hand legst, dann besteht ein Temperaturunterschied: Der Eiswürfel ist kalt, während deine Hand eine höhere Temperatur hat. Wärme fließt immer von einem Bereich höherer Temperatur zu einem Bereich niedrigerer Temperatur, um ein thermisches Gleichgewicht herzustellen. In diesem Fall wird die Wärme von deiner Hand auf den Eiswürfel übertragen.

    • Löffel in einer Tasse mit heißem Tee
    Wärmeleitung tritt auf, wenn zwei Objekte direkt miteinander in Kontakt stehen und unterschiedliche Temperaturen haben. In diesem Fall besteht direkter Kontakt zwischen dem Löffel und dem heißen Tee. Der Löffel besteht in der Regel aus Metall, das ein guter Wärmeleiter ist, während der Tee eine höhere Temperatur hat als der Löffel. Wird der Löffel in den heißen Tee eingetaucht, erfolgt eine Übertragung von Wärmeenergie von der Flüssigkeit (Tee) auf den Löffel. Dies geschieht aufgrund der Bewegung der Moleküle in beiden Materialien.

    Wärmestrahlung:

    • Mikrowelle
    Bei einer Mikrowelle kommt es zur Wärmestrahlung als Teil des Erwärmungsprozesses der Lebensmittel. Die Wärmestrahlung in einer Mikrowelle wird durch die erzeugten Mikrowellen selbst verursacht. Eine Mikrowelle erzeugt elektromagnetische Strahlung in Form von Mikrowellen, die eine bestimmte Energie und Frequenz haben. Wenn die Mikrowellen erzeugt werden, dann werden sie im Inneren des Mikrowellenofens reflektiert und verteilen sich im gesamten Garraum. Treffen die Mikrowellen auf die Lebensmittel, passieren sie diese und interagieren mit den Molekülen im Inneren der Lebensmittel: Durch Mikrowellen werden die Moleküle im Essen in Schwingungen versetzt, was eine Form von Energieübertragung ist. Diese Schwingungen erhöhen die kinetische Energie der Moleküle und erhöhen somit ihre Temperatur. Die erhöhte Temperatur ist ein Maß für die Wärme im Essen, da sie auf die Bewegung und Kollision der Moleküle zurückzuführen ist.
  • Benenne die drei Arten der Wärmeübertragung.

    Tipps

    Denke an unterschiedliche Möglichkeiten der Wärmeübertragung: Wärme kann auf verschiedene Arten von einem Ort zum einem anderen gelangen.
    Überlege, welche Prozesse mit Wärmeübertragung in Verbindung stehen könnten.

    Konzentriere dich auf die Begriffe und versuche, sie zu verstehen.
    Überlege, welche Begriffe dir bereits bekannt sind oder welchen du in der Schule oder in der Alltagssprache schon begegnet bist.

    Lösung

    Bei der Wärmeübertragung wird ein Teil der Energie von einem warmen Körper an einen kälteren abgegeben. Das geschieht so lange, bis ein Temperaturausgleich stattgefunden hat und beide Körper dieselbe Temperatur haben. Es gibt drei verschiedene Arten der Wärmeübertragung.

    Erhitzt man eine große Schraube nur auf einer Seite, so merkt man schnell, dass die komplette Schraube warm wird: Bei der Wärmeleitung wird nur die Wärme innerhalb eines Körpers weitergegeben, die einzelnen Teilchen verlassen ihren Platz nicht. Sie tritt deshalb häufig in Festkörpern auf. Die angeregten Atome auf der Seite der Erwärmung schwingen durch die höhere Temperatur immer schneller. Diese schnellere Schwingung wird von Atom zu Atom bis zum anderen Ende des Festkörpers übertragen. Es kommt zu einem Temperaturausgleich innerhalb des Körpers.

    Im Gegensatz zur Wärmeleitung ist die Wärmeströmung immer verbunden mit einem Transport von Teilchen. Deshalb beschränkt sie sich auf Flüssigkeiten und Gase. Die transportierten Teilchen führen ihre Energie mit und können diese an einem kälteren Ort abgeben.

    Bei der Wärmestrahlung wird Wärme durch elektromagnetische Strahlung übertragen. Diese können von Stoffen reflektiert, absorbiert oder hindurchgelassen werden.

    Die drei Arten der Wärmeübertragung lauten also Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmeströmung.

  • Erläutere, warum Pflanzen in Gewächshäusern besonders gut wachsen.

    Tipps

    Die Temperatur der Luftschicht über dem Boden steigt durch eine bestimmte Art der Wärmeübertragung an, bei der die Wärme direkt von einem wärmeren Körper auf einen kälteren Körper übertragen wird: Welcher Begriff beschreibt diese Art der Wärmeübertragung?

    Im Inneren des Gewächshauses entsteht durch die aufsteigende warme Luft eine bestimmte Art der Wärmeübertragung, bei der die warme Luft nach oben steigt und die kalte Luft nach unten fällt: Wie nennt man diese Art der Wärmeübertragung?

    Die Verglasung des Gewächshauses verhindert die Ausbreitung einer bestimmten Art der Wärmeübertragung nach außen, bei der die Wärme durch Strahlung transportiert wird: Wie nennt man diese Art der Wärmeübertragung, die von einem wärmeren Körper durch elektromagnetische Wellen abgegeben wird?

    Lösung

    Die Wärme der Sonne gelangt mithilfe von Wärmestrahlung ungehindert durch das Glas und wird vom Boden und von den Pflanzen absorbiert.

    Begründung: Wärmestrahlung ist die Form der Energieübertragung, bei der die Wärme von der Sonne in Form elektromagnetischer Wellen übertragen wird.

    Dadurch kommt es zu einer Erwärmung und biochemischen Prozessen. Die Temperatur der Luftschicht über dem Boden steigt durch Wärmeleitung an.

    Begründung: Wärmeleitung ist die Übertragung von Wärmeenergie durch direkten Kontakt zwischen den Teilchen eines Materials, was zur Erwärmung der Luft führt.

    Die warme Luft steigt nach oben, wodurch es im Inneren des Beets zu einer Wärmeströmung kommt.

    Begründung: Wärmeströmung beschreibt den Auftrieb und Austausch von warmer und kühler Luft, der durch die Erwärmung und die Veränderung der Dichte der Luft entsteht.

    Die Verglasung verhindert fast jegliche Wärmeübertragung zurück nach außen in die Umgebung.

    Begründung: Wärmeübertragung bezieht sich auf den Transport von Wärmeenergie von einem Ort zu einem anderen, und in diesem Fall wird die Übertragung der Wärme von innen nach außen durch die Verglasung blockiert.

    Sie blockiert die Wärmeströmung der erwärmten Luft und ist ein schlechter Wärmeleiter. Zusätzlich wird kaum Infrarotstrahlung von der erwärmten Innenfläche nach außen abgegeben.

    Begründung: Obwohl Glas für sichtbares Licht durchlässig ist, blockiert es bestimmte Wellenlängen der Wärmestrahlung, die von der Erde und von den Pflanzen abgegeben wird.

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