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Aufgabe

Fragenallerlei zum Wärmetransport

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

a)Warum bringt man Heizkörper möglichst tief an?

b)Warum züngeln Flammen nach oben?

c)Warum fühlt man sich in einem Zimmer unbehaglich, wenn die Wände eine Temperatur von 10 °C haben, obwohl die Lufttemperatur 20°C beträgt?

d)In hochgelegenen Gegenden Innerasiens mit kurzen Sommern streuen die Bauern im Frühjahr Asche auf die noch mit Schnee bedeckten Felder. Warum wohl?

e)Hält man die Hand in eine blanke Blechbüchse, ohne die Wand zu berühren, so hat man ein deutliches Wärmegefühl. Woher kommt das?

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a)Damit in einem Zimmer auch die unteren Luftschichten von der Konvektion warmer Luft erfasst werden: Die vom Heizkörper erwärmte Luft steigt nach oben, die kühlere Luft sinkt nach unten. Es entsteht eine Luftströmung, die den ganzen Raum erfasst (rechtes Bild).

Wäre der Heizkörper höher angeordnet, so hätten die Personen im Raum heiße Köpfe und kalte Füße, weil die kalte Luft unterhalb des Heizkörpers nicht mit warmer Luft durchmischt würde (linkes Bild).

b)Die Verbrennungsgase und die Luft, welche die Flamme umgibt, sind wärmer als die übrige Luft der Umgebung. Die Dichte der heißen Gase ist geringer als die der Umgebungsluft (Gesetz von Gay Lussac V ~ T bei konstantem Druck). Die Gase geringerer Dichte steigen aufgrund der Auftriebskraft nach oben.

c)Die von unserem Körper ausgesandte Temperaturstrahlung wird von den umgebenden Wänden absorbiert (verschluckt). Da diese relativ kühl sind, emittieren sie wenig Temperaturstrahlung, die unser Körper aufnehmen kann. Auf diese Weise empfinden wir ein "Kältegefühl". In der Alltagssprache sagen wir, dass die Wände "Kälte ausstrahlen". Dies ist physikalisch nicht ganz korrekt.

d)Die dunkle Asche absorbiert die Sonnenstrahlung stärker als der weiße Schnee. Die erwärmte Asche gibt Energie an den darunter liegenden Schnee ab, so dass dieser schneller abtaut.

Hinweis: Die durch die Umweltverschmutzung dunkel gefärbte Oberfläche der Alpengletscher bewirkt ebenfalls ein schnelleres Abschmelzen der Gletscher. Wenn es die Gletscher nicht mehr geben wird, fehlen diese riesigen Wasserspeicher. Niederschläge fließen über die Felsen sofort ab, es kann viel häufiger zu Hochwasser kommen.

e)Die Innenwände der blanken Blechbüchse wirken für die von der Hand ausgehende Temperaturstrahlung wie Spiegel. Die von der Hand kommende Strahlung wird reflektiert und gelangt wieder zur Hand. Auf diese Weise entsteht das deutliche Wärmegefühl.