Energie wird in zwei Hauptkategorien eingeteilt: potentiell und kinetisch. Potentielle Energie ist die Energie, die in einem Objekt enthalten ist und in vielen Formen gefunden wird, wie chemische, thermische und elektrische. Kinetische Energie ist die Energie, die in einem sich bewegenden Objekt enthalten ist. Der Prozess, durch den eine Energieform in eine andere Form geändert wird, wird Energieumwandlung genannt. Dieser Energietransfer kann in einer Vielzahl von Experimenten gezeigt werden.
Heiße Löffel
Lege einen Metalllöffel in heißes Wasser und lasse es für eine Minute stehen. Berühren Sie das Ende des Löffels nicht im Wasser eingetaucht. Wiederholen Sie dies mit Löffeln aus verschiedenen Materialien wie Kunststoff, Aluminium, Edelstahl und Holz. Bestimmen Sie, welches Material im Wasser am heißesten wuchs. Wärmeleitung ist die Übertragung von Wärmeenergie oder Wärme zwischen Substanzen aufgrund ihrer Temperaturunterschiede. Thermische Energie wird von einem Bereich höherer Temperatur auf einen niedrigeren Bereich übertragen. Metalle sind bessere Leiter als Kunststoffe. Wenn Sie also die Löffel in das heiße Wasser stellen, wird die hohe Temperatur des Wassers leicht auf den niedrigeren Metalllöffel übertragen.
Kühlendes Eis
Wärmeübertragung kann dazu führen, dass kalte Substanzen kälter werden. Eis in zwei Schalen geben. Probieren Sie das Eis in der ersten Schüssel. Beachte, wie kalt es sich in deinem Mund anfühlt. Gießen Sie Milch über das Eis in der zweiten Schüssel und probieren Sie es. Es fühlt sich kälter wegen der Übertragung von Wärme. Eiscreme fühlt sich kalt an, weil es weniger Hitze hat als dein Mund. Je schneller sich die Hitze von der Innenseite des Mundes in die Eiscreme bewegt, desto kälter fühlt sich die Eiscreme an. Eiscreme hat Blasen, die als Isolierung dienen. Milch hat diese Blasen nicht, daher ist es ein besserer Leiter oder Weg, auf dem sich die Wärme bewegen kann. Die Milchschicht auf der zweiten Schale mit Eiscreme trägt die Hitze von Ihrem Mund zur Eiscreme schneller als die Eiscreme allein und erzeugt eine kältere Empfindung.
Kinetische Energie übertragen
Streuen Sie sechs Pennies auf einer flachen Oberfläche, um Atome oder Moleküle innerhalb einer Substanz darzustellen. Platzieren Sie einen Penny sechs Zoll von dem Rest entfernt. Schieße diesen Penny mit deinem Finger auf die anderen Münzen. Der einzelne Pfennig stellt ein Atom oder Molekül dar, das mehr kinetische Energie als die anderen Pfennige enthält. Die Änderungen in den Pfennigen, wenn sie getroffen werden, zeigen einen Energietransfer von der beweglichen Münze zu der Gruppe. Durch das Schießen der Münze bewegt sie sich. Sie trifft die stationären Münzen und überträgt ihre Energie auf sie, und sie bewegen sich ebenfalls. Diese Übertragung bewirkt auch, dass der von Ihnen geschossene Penny gestoppt wird.
Wärmeaufnahme
Zeigen Sie die Wärmeabsorption in einem Experiment mit Solarenergie. Legen Sie einen Eiswürfel auf sechs unterschiedlich farbige Papierstücke. Verwenden Sie Schwarz und Weiß und dann vier andere Farben, wie blau, rot, gelb und grün. Legen Sie die Karten nach draußen in die Sonne und beobachten Sie, was zuerst und zuletzt schmilzt. Der Würfel auf dem schwarzen Papier wird am schnellsten schmelzen, weil Schwarz mehr Licht absorbiert als die anderen Farben. Der Würfel auf dem weißen Papier wird am langsamsten schmelzen, weil Weiß das Licht reflektiert und nicht absorbiert. Wenn das Sonnenlicht absorbiert wird, wird die Sonnenenergie in Wärme umgewandelt, die die Eiswürfel schmilzt.
FAQ - 💬
❓ Auf welche drei Arten kann Wärme übertragen werden?
👉 Es gibt drei Arten von Wärmetransportvorgängen:
- Wärmeleitung durch mechanische Berührung,
- Konvektion, das Mitführen thermischer Energie in einem strömenden Medium,
- Wärmestrahlung, also elektromagnetische Wellen.
❓ Wie hängen Energie und Wärme zusammen?
👉 Zusammenhang zur inneren EnergieWärme beschreibt einen Prozess, die Übertragung von Energie von einem System auf ein anderes aufgrund einer Temperaturdifferenz. Die Wärme ist also keine Zustandsgröße . Im Gegensatz dazu sind die Temperatur und die innere Energie Zustandsgrößen.
❓ Wie funktioniert Wärmeenergie?
👉 Wärmeübertragung. Zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen, also unterschiedlich schnellen Teilchen, gleichen sich stets aus. Das schaffen sie, indem Wärme oder Teilchen von einem Körper in den anderen fließen, bis die Teilchen gleich schnell sind. Danach ist auch die Wärmeenergie beider Körper gleich hoch.
❓ Wo gibt es wärmeströmung?
👉 Beispiele für Wärmeströmungen in Natur und Technik sind:
- der Abzug von Rauchgasen in Schornsteinen,
- Aufwinde (Thermik), die beim Segelfliegen und von Vögeln genutzt werden,
- Warmwasserheizungen,
- die Wasserkühlung bei Kraftfahrzeugen,
- Föhnwinde,
- der Golfstrom und andere warme oder kalte Meeresströmungen,
❓ Was ist Wärmeübertragung einfach erklärt?
👉 Wärmeübertragung oder auch Wärmetransport beschreibt die Übertragung von Wärme von unterschiedlich warmen Systemen über ihre Systemgrenzen hinweg. Dabei überträgt sich die Wärme vom System der höheren Temperatur auf das System der niedrigeren Temperatur.
❓ Was sind Beispiele für Wärmeleitung?
👉 Gute Wärmeleiter sind Metalle, insbesondere Silber, Kupfer, Gold und Aluminium. Erfolgt die Weiterleitung der Wärme (thermische Energie) dagegen langsam oder fast gar nicht, dann ist der Stoff ein schlechter Wärmeleiter. Dazu zählen Kunststoffe, Glas, Keramik, Holz, Wasser und besonders Luft.