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Einheit 6: Warum hält eine Styroporbox warm? Anwendung des Temperaturangleichs in Luft

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Vorbereitungen

Styropor, Wolle, Felle und ähnliche Materialien enthalten viel Luft und verhindern gleichzeitig, dass die Luft wegströmen kann. Da der Temperaturangleich in Luft sehr langsam erfolgt, behindern sie den Temperaturangleich in der Umgebung und halten – je nach „Einsatzort“ – kalt oder warm. Dies ist von hoher Bedeutung sowohl in der Technik, für uns Menschen (Bekleidung) als auch in der Natur. Deshalb sollte für den Erwerb dieser Kenntnis eine ganze Unterrichtsstunde aufgewendet werden.

Demonstrationsversuch 1: Temperaturangleich bei Festkörpern in unterschiedlich großen Luftmengen

Als Demonstrationsversuch kann der Versuch 4 aus der Unterrichtseinheit 4 (siehe dort) verwendet werden.

Demonstrationsversuch 2: Luft gleicht die Temperatur langsam an

Material

  • 4 Glasscheiben (Fensterglas, etwa 20 x 20 cm)
  • 1 Einweckgummiring
  • 4 Holzklötzchen (ca. 6 cm hoch)
  • 2 Teelichter
  • Oberflächenthermometer


Versuchsbeschreibung
Durch das Einlegen eines Einweckgummirings zwischen zwei Glasscheiben wird Luft zwischen die Glasscheiben eingeschlossen. Unter dieses auf zwei Holzklötzchen liegenden Glasscheibenpaar wird ein Teelicht gestellt (Abb. 1).

angleich_luft4a
Abb. 1

Zum Vergleich wird ebenfalls ein Teelicht unter zwei Glasscheiben gestellt, die direkt aufeinander liegen (Abb. 2).

angleich_luft4b
Abb. 2

Nach ca. 20 bis 30 Sekunden berühren nacheinander mehrere Schüler und Schülerinnen gleichzeitig kurz beide Scheibenpaare und stellen fest, dass das Scheibenpaar mit eingeschlossener Luft deutlich weniger erwärmt ist als die beiden direkt aufeinander liegenden Scheiben. Mit einem Oberflächenthermometer kann dies auch durch Temperaturmessung bestätigt werden.

Hinweis: Die brennenden Teelichter sollten nicht zu lange unter den Glasscheiben stehen, da diese durch die punktuelle Erhitzung zerspringen könnten!

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