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Versuche

Erwärmung durch Schütteln

Ziel des Versuchs

  • Qualitative Demonstration, dass durch Schütteln bzw. Reibearbeit die innere Energie eines Körpers erhöht werden kann.

Versuchsaufbau

Für den Versuch benötigst du eine Gefäß, welches zu 3/4 mit Bügelperlen gefüllt ist, und ein elektrisches Thermometer, welches mit einem Messwerterfassungsprogramm verbunden werden kann. Das Thermometer muss in den Behälter mit den Bügelperlen passen oder entsprechend durch ein Loch im Behälter so platziert werden, dass es die Temperatur der Bügelperlen erfasst.

Versuchsdurchführung im Video

Aufgabe

Erläutere mit Hilfe des Videos, welche Vorgänge dafür verantwortlich sind, dass die innere Energie und damit die Temperatur der Bügelperlen beim Schütteln zunimmt. Welche Energieumwandlungsprozesse finden dabei statt?

Lösung

Für die Zunahme der inneren Energie bzw. der Temperatur sind vor allem die Reibung der einzelnen Bügelperlen aneinander und die Stöße der Perlen miteinander verantwortlich. Beide Vorgänge werden durch das Schütteln verursacht, was einer zuvor mechanischer Energie entspricht.

Entsprechend wird im Versuch mechanische Energie (Bewegungsernergie) in Wärmenergie umgewandelt.

Beurteile aus physikalischer Sicht, ob das Experiment auch mit Wasser anstelle von Bügelperlen funktionieren kann.

Lösung

Das Experiment funktioniert auch mit Wasser. Hier stoßen und reiben sich die einzelnen Wassermoleküle anstelle der Bügelperlen aneinander. Daher nimmt auch die innere Energie der Wassermoleküle und damit ihre Temperatur zu. Allerdings besitzt Wasser eine sehr hohe Wärmekapazität. Du musst Wasser also sehr viel Energie zuführen, damit es sich um 1° C erwärmt. Daher würdest du sehr lange und kräftig schütteln müssen, bis sich das Wasser im gleichen Maße erwärmt hätte wie die Bügelperlen.