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Wärmetransport

30 Übungen zu Leitung, Strömung und Strahlung — vom Alltagsbeispiel bis zur Energiebilanz.

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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
Am Grill
AFB I

Am Gartengrill wird es an vielen Stellen warm. Trage an jeder markierten Stelle ein, auf welchem Weg die Energie dort hauptsächlich ankommt.

Lege jedes passende Kärtchen auf eine markierte Stelle: Kärtchen anklicken (oder auf die Stelle ziehen), dann die Nummer im Bild oder in der Liste anklicken. Mit der Tastatur: Enter wählt ein Kärtchen, dann die Ziffer 1–4. Ein Kärtchen bleibt übrig.
1 2 3 4
  1. über dem Grill…
  2. Hand neben dem Grill…
  3. Würstchen auf dem Rost…
  4. Griff der Zange…
Die Hand neben dem Grill wird durch Strahlung warm — die heiße Luft steigt ja nach oben, nicht zur Seite. Über dem Grill trägt die aufsteigende Luft die Energie mit (Strömung), und überall, wo zwei Körper sich berühren, wandert sie durch Leitung: vom Rost in die Wurst und durch das Metall der Zange.
Frag an jeder Stelle: Berührt sich hier etwas, bewegt sich Luft — oder kommt die Energie ohne Kontakt und ohne Luftstrom an?
Die Hand ist neben, nicht über dem Grill. Rost, Wurst und Zange berühren sich bzw. sind aus Metall.
A2
Warum funktioniert das?
AFB II

Erkläre jedes Alltagsphänomen: Verbinde es mit der passenden physikalischen Erklärung.

Entscheide zuerst, welcher Transportweg im Spiel ist — Leitung, Strömung oder Strahlung.
Zwei Erklärungen gehören zur Strahlung: Die eine passt zu einer blanken, die andere zu einer dunklen Fläche.
A3
Der Sonnenkollektor
AFB II

Auf dem Dach erwärmt ein Sonnenkollektor Wasser für die Dusche. Der Speicher sitzt höher als der Kollektor, eine Pumpe gibt es nicht. Deute die Abbildung: Lege an jede markierte Stelle das Kärtchen, das beschreibt, wie dort Energie transportiert oder zurückgehalten wird.

Lege jedes passende Kärtchen auf eine markierte Stelle: Kärtchen anklicken (oder auf die Stelle ziehen), dann die Nummer im Bild oder in der Liste anklicken. Ein Klick auf eine belegte Stelle legt das Kärtchen zurück. Mit der Tastatur: Enter wählt ein Kärtchen, dann die Ziffer 1–7 der Stelle. Nicht jedes Kärtchen wird gebraucht.
1 2 3 4 5 6 7
  1. Weg von der Sonne…
  2. schwarze Platte…
  3. unter der Platte…
  4. Platte und Rohre…
  5. Abdeckung…
  6. Rohr oben…
  7. Rohr unten…
Alle drei Wege arbeiten hier zusammen: Die Strahlung kommt ohne Materie an, die schwarze Platte nimmt sie auf, Leitung bringt die Energie ins Rohr, und das erwärmte Wasser steigt durch Strömung von selbst zum höher liegenden Speicher, während kälteres zurücksinkt. Glasabdeckung und Dämmschicht sorgen dafür, dass möglichst wenig wieder verloren geht.
Überlege an jeder Stelle: Kommt hier Energie an, wird sie weitergegeben, wandert sie mit dem Wasser — oder soll sie zurückgehalten werden?
Das Rohr am oberen Ende des Kollektors führt das erwärmte Wasser ab — erwärmtes Wasser hat die kleinere Dichte. Zwei Kärtchen beschreiben Fehlvorstellungen.