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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Wärmepfeile einzeichnen
AFB IJeweils zwei Körper berühren sich. Zeichne auf jeder Verbindung ein, in welche Richtung Wärme übertragen wird — oder ob gar keine Wärme fließt.
Stelle auf jeder Verbindung ein, in welche Richtung Wärme übertragen wird: Klick auf den runden Knopf schaltet ? → Pfeil in die eine Richtung → Pfeil in die andere Richtung → 0 (kein Wärmefluss). Mit der Tastatur: Tab zur Verbindung, Enter oder ↑/↓ schaltet weiter, 0 = kein Wärmefluss.
Bratpfanne180 °CButterstück8 °C
Kühlakku−18 °CPicknicksaft24 °C
Badewasser37 °CHand37 °C
Hufeisen650 °CWassereimer15 °C
Wärme geht immer vom wärmeren zum kälteren Körper — auch beim Kühlakku: Nicht er gibt „Kälte“ ab, sondern der Saft gibt Wärme an ihn ab. Haben beide Körper dieselbe Temperatur, sind sie im thermischen Gleichgewicht und es fließt keine Wärme.
Vergleiche in jedem Paar die beiden Temperaturen.
Der Pfeil zeigt immer vom wärmeren zum kälteren Körper; bei gleicher Temperatur stellst du 0 ein.
A2
Rechenkette
AFB IIEin Heizstab überträgt gleichmäßig 1500 J Wärme pro Sekunde an das Wasser eines Speichers. Ermittle Schritt für Schritt die übertragene Energie.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
- Wie viel Wärme überträgt der Heizstab in einer Sekunde? J
- Wie viel Wärme überträgt er in einer Minute? J
- Wie viel ist diese Wärme in Kilojoule? kJ
- Der Speicher gibt in derselben Minute 12 kJ an die kühlere Umgebung ab. Wie viel Energie bleibt im Wasser? kJ
Die Kette zeigt zweierlei: Wärme wird immer als Energie in Joule angegeben, und die Zeit bestimmt nur, wie viel davon in einem Zeitraum zusammenkommt. Was der Speicher an die kühlere Umgebung abgibt, fehlt anschließend im Wasser.
Eine Minute hat 60 Sekunden; 1 kJ = 1000 J.
Was der Speicher an die Umgebung abgibt, ziehst du von der zugeführten Wärme ab: 90 kJ − 12 kJ.
A3
Blitzrechnung
AFB IEin Tauchsieder überträgt gleichmäßig 500 J Wärme pro Sekunde an das Wasser. Berechne, wie viel Wärme er in 2 Minuten überträgt.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Rechenweg: 2 min = 120 s, also Q = 500 J/s · 120 s = 60 000 J = 60 kJ. Der typische Fehler ist, die Minuten direkt einzusetzen und 1000 J zu erhalten — Sekunden und Minuten erst angleichen. Kopfrechen-Trick: 500 · 12 = 6000, dann eine Null anhängen.
Rechne die Zeit zuerst in Sekunden um.
2 min = 120 s; dann 500 J je Sekunde mal 120.