Aufgaben: Temperatur und Wärme

Carlas Badewanne ist voll mit Wasser von $38\ ^\circ\text{C}$ und auf dem Küchentisch steht eine Tasse Kaffee mit $70\ ^\circ\text{C}$. Die Szene ist in der Abbildung dargestellt.

1. a) Was hat die höhere Temperatur, das Wasser in der Badewanne oder der Kaffee?
2. b) Welches von beiden speichert mehr thermische Energie?
3. c) Erkläre mit eigenen Worten den Unterschied zwischen Temperatur und Wärme.

Die Wetter-App auf Jans Handy zeigt an, dass es draußen gerade $14\ ^\circ\text{C}$ hat.

1. a) Welche Größe misst ein Thermometer?
2. b) In welcher Einheit wird die Temperatur in Deutschland gemessen?

Gestern um zwölf Uhr zeigte das Thermometer der Schule $9\ ^\circ\text{C}$ an und heute zur gleichen Zeit zeigt es $17\ ^\circ\text{C}$ an. Um wie viel Grad ist die Temperatur gestiegen?

Anna steckt einen kalten Löffel in ihren Teller mit sehr heißer Suppe. Betrachte die Abbildung.

1. a) Welcher Körper gibt Wärme ab und welcher nimmt sie auf?
2. b) Was geschieht mit den Temperaturen der Suppe und des Löffels, wenn einige Zeit vergeht?

Um sein Brüderchen zu baden, mischt Alexander einen Topf kaltes Wasser mit einem Topf heißem Wasser. Ist die Mischung wärmer als das heiße Wasser, kälter als das kalte Wasser oder hat sie eine Temperatur dazwischen? Erkläre.

Die Schulsanitäterin misst bei Marc die Temperatur und das Thermometer zeigt $37,8\ ^\circ\text{C}$ an. Ab $38\ ^\circ\text{C}$ spricht man von Fieber.

1. a) Hat Marc Fieber?
2. b) Wie viele Zehntelgrad fehlen ihm noch bis $38\ ^\circ\text{C}$?

Nadia gibt einen Eiswürfel in ein Glas Limonade, das Zimmertemperatur hat. Sieh dir die Abbildung an.

1. a) Welcher Körper gibt Wärme ab und welcher nimmt sie auf?
2. b) Woran merkt man diesen Wärmeaustausch?

Sage, ob der Satz richtig oder falsch ist, und korrigiere die Aussage: „Wärme und Temperatur sind zwei Namen für dasselbe."

In der Küche mischst du einen halben Liter Wasser mit $20\ ^\circ\text{C}$ mit einem weiteren halben Liter Wasser mit $60\ ^\circ\text{C}$. Da von beiden gleich viel vorhanden ist, liegt die Endtemperatur genau in der Mitte. Das Schema fasst die Mischung zusammen.

1. a) Berechne die Endtemperatur der Mischung.
2. b) Erkläre, warum sie weder $20\ ^\circ\text{C}$ noch $60\ ^\circ\text{C}$ beträgt.

Am Montag zeigte das Thermometer auf dem Schulhof früh am Morgen $4\ ^\circ\text{C}$ und mittags $13\ ^\circ\text{C}$ an.

1. a) Um wie viel Grad stieg die Temperatur am Vormittag?
2. b) Wenn sie abends ab Mittag um $10\ ^\circ\text{C}$ gesunken ist, welche Temperatur zeigte das Thermometer dann an?

Lina hat zwei Töpfe Brühe vorbereitet: einen kleinen mit $1\ \text{L}$ und einen großen mit $8\ \text{L}$, beide mit $90\ ^\circ\text{C}$. Sie nimmt sie gleichzeitig vom Herd. Sieh dir die Abbildung an.

1. a) Welcher der beiden Töpfe kühlt zuerst ab?
2. b) Welcher der beiden enthielt mehr Wärmeenergie?
3. c) Begründe deine Antworten, indem du die Begriffe Temperatur und Energiemenge voneinander trennst.

Das heiße Wasser aus dem Wasserhahn bei Omar zu Hause kommt mit $50\ ^\circ\text{C}$ heraus, zu heiß zum Duschen: Er mag es lieber mit $38\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Um wie viel Grad möchte er die Wassertemperatur senken?
2. b) Was muss er dafür weiter aufdrehen, das kalte oder das heiße Wasser?
3. c) Was geschieht mit der Wärme, wenn sich die beiden Wassermengen mischen?

Im Rezept für Veras Rührkuchen steht, dass man den Backofen auf $180\ ^\circ\text{C}$ vorheizen muss. Als der Ofen diese Temperatur erreicht hat, schiebt Vera das Blech mit dem Teig hinein, der kalt war.

1. a) Wer gibt am Anfang im Ofen an wen Wärme ab?
2. b) Welcher Temperatur nähert sich das Blech?
3. c) Kann das Blech heißer werden als der Ofen? Begründe.

In einem Sportzentrum hat die Sauna $80\ ^\circ\text{C}$ und die Umkleide $24\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Wie viel Grad Unterschied besteht zwischen den beiden?
2. b) Wenn du aus der Sauna in die Umkleide gehst, wer gibt Wärme ab, du oder die Luft in der Umkleide? Erkläre.

Im Kamin liegt eine Glut mit $700\ ^\circ\text{C}$ und an der Wand hängt ein Heizkörper mit $60\ ^\circ\text{C}$. Trotzdem wärmt der Heizkörper das ganze Zimmer, während die Glut ihre Umgebung kaum erwärmt.

1. a) Welcher von beiden hat die höhere Temperatur?
2. b) Erkläre, warum der Heizkörper mehr erwärmt, und berücksichtige dabei seine Größe.

An einem Sommernachmittag hat das Wasser im Schwimmbecken $24\ ^\circ\text{C}$ und die Luft $31\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Wer gibt an wen Wärme ab, die Luft an das Wasser oder das Wasser an die Luft?
2. b) Welcher von beiden ändert seine Temperatur langsamer? Warum?
3. c) Wenn diese Situation sehr lange andauern würde, auf welche Temperatur könnte sich das Wasser höchstens erwärmen?

Julia macht lauwarmes Wasser, indem sie zwei Gläser kaltes Wasser mit $10\ ^\circ\text{C}$ mit einem Glas heißem Wasser mit $70\ ^\circ\text{C}$ mischt. Das Schema fasst die Mischung zusammen.

1. a) Liegt die Endtemperatur, ohne zu rechnen, näher an $10\ ^\circ\text{C}$ oder an $70\ ^\circ\text{C}$? Warum?
2. b) Wenn die Mengen nicht gleich sind, ist die Endtemperatur ein Mittelwert, der berücksichtigt, wie viel von jedem Wasser vorhanden ist. Überprüfe das: Addiere $2 \cdot 10 + 70$ und teile das Ergebnis durch $3$.
3. c) Was nehmen wir dabei über die Wärme an, die an das Glas oder die Luft verloren geht?

Youssef stellt eine Tasse Milch mit $80\ ^\circ\text{C}$ auf den Küchentisch, wo es $22\ ^\circ\text{C}$ hat.

1. a) Beschreibe, wie sich die Temperatur der Milch mit der Zeit ändert: Sinkt sie am Anfang genauso schnell wie später, wenn sie schon lauwarm ist?
2. b) Wenn er lange wartet, auf welche Temperatur kommt die Milch?
3. c) Könnte die Milch in dieser Küche bei $15\ ^\circ\text{C}$ bleiben? Begründe mit dem Begriff des thermischen Gleichgewichts.

Das digitale Thermometer bei Rayan zu Hause braucht eine halbe Minute, bis es piept, wenn man damit unter der Achsel Fieber misst.

1. a) Erkläre mit dem Begriff des thermischen Gleichgewichts, warum es die Temperatur nicht sofort anzeigt: Was muss zwischen der Achsel und dem Thermometer geschehen?
2. b) Warum ist es günstig, wenn das Thermometer klein ist?
3. c) Was würde mit dem Messwert passieren, wenn du es herausnimmst, bevor es piept?

In einer Dokumentation sieht man einen riesigen Eisberg mit $0\ ^\circ\text{C}$ und zu Hause eine dampfende Tasse Tee mit $90\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Welcher von beiden hat die höhere Temperatur?
2. b) Welcher enthält mehr Wärmeenergie?
3. c) Was muss man außer der Temperatur kennen, um die Energien zweier Körper zu vergleichen? Erkläre mit diesem Beispiel den Unterschied zwischen Wärme und Temperatur.

Emma nimmt eine Dose Limonade mit $4\ ^\circ\text{C}$ aus dem Kühlschrank und stellt sie an einem Sommertag in den Garten, an dem die Luft $32\ ^\circ\text{C}$ hat.

1. a) Was geschieht mit der Temperatur der Dose im Lauf der Zeit?
2. b) Bei welcher Temperatur endet sie ungefähr?
3. c) Ihr Cousin sagt, wenn sie sie viele Stunden stehen lässt, erreicht sie $50\ ^\circ\text{C}$, „weil es so heiß ist". Hat er recht? Begründe.

Der elektrische Handtuchheizkörper im Bad hat $50\ ^\circ\text{C}$ und wärmt das ganze Badezimmer; die Flamme eines Streichholzes hat etwa $400\ ^\circ\text{C}$ und wärmt kaum etwas.

1. a) Welcher von beiden hat die höhere Temperatur?
2. b) Welcher gibt mehr Energie an die Umgebung ab?
3. c) Welche zwei Dinge muss man berücksichtigen, um zu wissen, wie viel Wärme ein Körper abgeben kann?

Der Kühlschrank „erzeugt keine Kälte": Er entzieht seinem Inneren die Wärme und gibt sie außen über das Gitter an der Rückseite ab. Sieh dir das Schema an.

1. a) Wenn du das Gitter an der Rückseite des laufenden Kühlschranks berührst, ist es kalt oder warm?
2. b) Woher kommt diese Wärme?
3. c) Könntest du die Küche kühlen, indem du die Kühlschranktür offen lässt? Begründe, indem du überlegst, woher die Wärme kommt und wohin sie geht.

Das Thermometer der Schule zeigt $35\ ^\circ\text{C}$ an, wenn wir es in die Sonne stellen, und $30\ ^\circ\text{C}$, wenn wir es zur gleichen Uhrzeit in den Schatten stellen.

1. a) Welche der beiden Messungen gibt die Lufttemperatur besser an?
2. b) Warum zeigt das Thermometer in der Sonne zu viel an? Überlege, was das Thermometer außer der Wärme der Luft noch aufnimmt.
3. c) Warum geben Wetterberichte deiner Meinung nach immer die Temperatur „im Schatten" an?