Physik kurz gefasst 3 ( M u l t i p l e - C h o i c e - A AUSWA H L A N T W O R T E u f g a b e n ) N 1 Bei der Wärmeleitung in einem Metallstab a) ﬂießt Energie zwischen den Teilchen

Erwin KaufmannAdolf Zöchling

Physik kurz gefasst 3Zusammenfassungen und Aufgaben

zum Wiederholen und Üben

3. Klasse

www.oebvhpt.at

Schulbuchnummer: 130180 (Anhang)

Mit Bescheid des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur mit GZ BMBWK 5.018/0066-V/9/2005 vom 22.2.2006 zur Aufnahme in den Anhang zur Schulbuchliste für die Hauptschulen und allgemeinbildenden höheren Schulen für die 3. Klasse im Unterrichtsgegenstand Physik empfohlen.

KopierverbotWir weisen darauf hin, dass das Kopieren zum Schulgebrauch aus diesem Buch verboten ist – § 42 Absatz (3) der Urheberrechtsgesetznovelle 1996: „Die Befugnis zur Vervielfältigung zum eigenen Schulgebrauch gilt nicht für Werke, die ihrer Beschaffenheit und Bezeichnung nach zum Schul- oder Unterrichtsgebrauch bestimmt sind.“

Illustrationen: pavlik-design, Bernd Pavlik, Neusiedl/SeeLayout und Umschlag: Ing. Martin Stumpauer, öbvhpt

1. Auflage 2006 (1,00)© öbvhpt VerlagsgmbH & Co. KG, Wien 2006

Alle Rechte vorbehaltenJede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten

Druck und Bindung: G. Grasl Ges.m.b.H., 2540 Bad Vöslau

ISBN 3-209-05427-4

Einige Überlegungen zur Verwendung des Heftes

„Physik – kurz gefasst“ will und kann kein Lehrbuch ersetzen – wohl aber, zumindest zum Teil, Merkhefte oder Mitschriften, um Zeit z.B. für Schülerexperimente zu gewinnen.Die erste Seite jedes Kapitels bringt wichtige Elemente des Lehrstoffes als Zusammenfassungen in Form von Lückentexten. Die Sätze entsprechen in den meisten Fällen genau den Kastentexten in den Lehrbüchern „Physik in unserer Welt“ und „Physik verstehen“ von Kaufmann-Zöchling. Lies diese Sätze sehr aufmerksam durch! Wenn du den Sinn erfasst hast, wirst du keine Schwierigkeiten haben, die am Ende des Kapitels angegebenen Wörter in die Lücken einzusetzen.Die Zwischentitel weisen kurz auf den Inhalt der Sätze hin.Die Abbildungen sollen den jeweiligen Inhalt illustrieren bzw. verdeutlichen und gleichzeitig eine kleine Merkhilfe darstellen.Die Fragen im Kleindruck ermöglichen es dir, mit deinen Mitschülern oder auch mit deinen Eltern zu wiederholen und zu üben.Auf der zweiten Seite findest du Aufgaben in verschiedenster Form, die geeignet sind, dein bisher beim Unterricht und aus dem Lehrbuch erworbenes Wissen und dein Verständnis zu überprüfen.Lies die Texte zu den Auswahlantworten aufmerksam durch und kreuze dann die Antwort, die nach deiner Mei-nung richtig ist, im Kästchen daneben an! Meist gibt es nur eine richtige Lösung, es können aber auch mehrere Antworten stimmen.Bei den Rätseln sind die fehlenden Wörter in die vorgegebenen Kästchen einzutragen. Die untereinander stehen-den Buchstaben im umrahmten Teil müssen einen sinnvollen Begriff ergeben.In weiterer Folge gibt es noch Beispiele zum Nachdenken und Überlegen sowie Je-desto-Sätze und einfache Rechenaufgaben.Nach dem Ausfüllen der Wortlücken und der Ergänzung anderer fehlender Angaben – praktischerweise mit Bleistift – ist möglichst sofort eine Überprüfung der Richtigkeit notwendig. Du kannst deine Eintragungen mit den Entscheidungen deiner Mitschüler vergleichen und diskutieren und gegebenenfalls berichtigen. Deine Lehrerin bzw. dein Lehrer werden dir bei der Klärung aller Fragen helfen. Gezieltes und wiederholtes Üben von Lerninhalten ist unbedingt notwendig. Du solltest dir darum von den noch leeren Seiten Kopien besorgen, damit du die Übungen einige Male im Schuljahr durchführen kannst. Oder aber du schreibst deine Lösungen von vornherein in ein getrenntes Notizheft.

Viel Freude und Erfolg wünschen die Autoren.

INHALTSVERZEICHNIS

Unser Leben im Wärmebad1. Temperatur und Wärmeenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42. Energieübertragung durch Teilchenstöße (Wärmeleitung). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Energieübertragung durch Strömung (Wärmeströmung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63. Energieübertragung durch Strahlung (Wärmestrahlung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84. Die Bedeutung der Wärmeenergie für Lebewesen und Umwelt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105. Schmelzen und Erstarren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126. Verdampfen beim Sieden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Erklärung des Siedevorgangs mithilfe des Teilchenmodells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147. Kondensieren von Dampf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168. Besondere Eigenschaften des Wassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189. Verdunsten und Luftfeuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2010. Luftfeuchtigkeit und Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2211. Luftdruckunterschiede und Winde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

Elektrische Phänomene sind allgegenwärtig12. Elektrische Kräfte und Ladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2613. Atombau und elektrische Kräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2814. Elektrische Aufladung, Entladung und Influenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3015. Elektrische Schaltteile und Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3216. Elektrische Leiter, Nichtleiter und Halbleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3417. Die elektrische Spannung (U). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3618. Galvanische Zellen und Batterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3819. Solar-, Thermo- und Piezoelektrizität. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4020. Stromrichtung / Stromarten / Stromstärke (I). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4221. Der elektrische Widerstand (R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4422. Das ohmsche Gesetz. 4623. Die elektrische Leistung (P). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Die elektrische Arbeit (W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Elektrotechnik macht vieles möglich24. Elektrische Energie - Wärme und Licht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5025. Elektrischer Strom als Gefahrenquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Weiterführende Themen

Vom Heizen in Haus und Wohnung26. Brennstoffe . . . . . . . . . . 54 Die Verbrennungswärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5427. Heizanlagen . . . . . . . . . 5628. Elektrische Raumheizung / Warmwasserbereitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Nutzung der Sonnenstrahlung zum Heizen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5829. Die Wärmepumpe . . . 60 Schutz vor Wärmeverlusten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Wärmekraftmaschinen30. Wärmekraftmaschinen mit Kolben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6231. Gasturbinen. . . . . . . . . 64 Luftstrahltriebwerke und Raketen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

INHALTSVERZEICHNIS

4(Multiple-Choice-Aufgaben)Temperatur

und WärmeenergieLÜCKENTEXT

Heiß und kaltWarum fühlen sich manche Körper kalt, andere warm oder heiß an?

Je s c h n e l l e r die Teilchen eines Körpers s c h w i n g e n oder sich fortbewegen, desto höher ist seine T e m p e r a t u r .

WärmeenergieWas versteht man unter der Wärmeenergie eines Körpers?

Als Wärmeenergie bezeichnet man die Summe der B e w e g u n g s - und Lageenergien der T e i l c h e n eines Körpers.

Erhöhung der WärmeenergieWodurch kann die Wärmeenergie eines Körpers erhöht werden?

Die Wärmeenergie eines Körpers kann erhöht werden a) durch Zufuhr und Umwandlung von mechanischer,

e l e k t r i s c h e r oder chemischer Energie sowie b) durch Übertragung von Wärmeenergie von einem

w ä r m e r e n auf einen k ä l t e r e n Körper.

Maßeinheit der WärmeenergieWelche Maßeinheit wird für die Wärmeenergie verwendet?

Die Einheit der Wärmeenergie ist 1 J o u l e (1 J). Mit der Energie von 1 J kann die T e m p e r a t u r von 1 g W a s s e r um 0,239 °C (ca. ¼ °C) erhöht werden.

Spezifische WärmekapazitätWas versteht man unter der „spezifischen Wärmekapazität“?

Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel W ä r m e e n e r g i e 1 kg eines Stoffes aufnehmen oder a b g e b e n muss, damit sich seine Temperatur um 1 ° C ändert.

Fehlende Wörter:Bewegungs-, Joule, kälteren, Temperatur, schneller, Wärmeenergie, wärmeren, Teilchen, Temperatur, elektrischer, Wasser, abgeben, 1 °C, schwingen.

Wasser 4 200Alkohol 2 400Luft 1 000Aluminium 900Lehmziegel um 900Eisen 450Blei 128

AUSWAHLANTWORTEN

RÄTSEL

ÜBERLEGE UND RECHNE!

5(Multiple-Choice-Aufgaben)AUSWAHLANTWORTEN

1 Unter Wärmeenergie versteht mana) die Lageenergie eines heißen Körpers. b) die Bewegungsenergie eines heißen Körpers.c) die Summe der Bewegungs- und

Lageenergien der Teilchen eines Körpers.

2 Die Wärmeenergie eines Körpers kann erhöht werden:

a) durch das Hochheben des Körpers.b) durch die Zufuhr von Wärmeenergie.c) durch starkes Hämmern des Körpers.

3 Wärmeenergie kann nur abgegeben werdena) von einem heißen an einen kalten Körper.b) von einem größeren an einen kleineren

Körper.c) von einem Stoff mit großer Dichte an einen

Stoff mit geringerer Dichte.

4 Als Maßeinheit für die Wärmeenergie und alle anderen Energieformen wird verwendet:

a) 1 °C.b) 1 Joule.c) 1 Kelvin.

5 Mit der Energie von 1 J kann die Temperatur von 1 g Wasser um

a) 0,239 °C erhöht werden.b) ca. ¼ °C erhöht werden.c) 1 °C erhöht werden.

6 Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Wärmeenergie ein Körper pro kg aufnehmen oder abgeben muss, damit sich seine Temperatur um

a) 1 °C ändert.b) 4,2 °C ändert.c) 1 K ändert.

RÄTSEL

1 Zeichen für Joule2 1 kJ (als Wort): 1 _________3 1 000 000 J (als Wort): 1 ___________4 Zustandsänderung, die bei einem festen Körper durch Zufuhr von Wärmeenergie eintreten kann.5 Beim Reiben eines Körpers erhöht sich die _________energie der Teilchen des Körpers.

1 J

2 K l L O J O U L E

3 M E G A J O U L E

4 S C H M E L Z E N

5 B E W E G U N G S


1 Wasser wird erwärmt. Berechne die jeweils erforderliche Energie!!

Masse Erwärmung um erforderliche Energiea) 1 kg 1 °C 4 , 2 k Jb) 10 kg 1 °C 4 2 k Jc) 100 kg 1 °C 4 2 0 k Jd) 1 kg 2 °C 8 , 4 k Je) 20 kg 10 °C 8 4 0 k J

2 Um wie viel °C steigt die Temperatur der einzelnen Wassermengen, wenn je 4,2 kJ an Wärmeenergie zugeführt werden?“

a) 1 °C b) 0 , 5 °C c) 2 °C d) 4 °C

Im umrahmten Teil ergibt sich die Maßeinheit für die Energie.

6 Energieübertragung durch Teilchenstöße

LÜCKENTEXT

WärmeleitungWas geschieht in einem Körper bei der Wärmeleitung?

Bei der Wärmeleitung wird die B e w e g u n g s energie von Teilchen eines Körpers an b e n a c h b a r t e Teilchen weitergegeben.

WärmeleiterWelche Stoffe sind gute und welche sind schlechte Wärmeleiter?

Gute Wärmeleiter sind alle M e t a l l e . Schlechte Wärmeleiter sind z. B. Holz, Glas, Wasser und L u f t . In einem V a k u u m gibt es keine Wärmeleitung.

WärmeströmungWas geht bei der Wärmeströmung vor sich?

Bei der Wärmeströmung steigen erwärmte Luft- und W a s s e r massen von selbst auf. Sie transportieren dabei W ä r m e e n e r g i e .

Ursache der WärmeströmungWas ist die Ursache einer Wärmeströmung?

Flüssige und g a s förmige Körper d e h n e n sich beim Erwärmen aus und werden pro Raumeinheit l e i c h t e r . Dadurch s t e i g e n sie in ihrer kälteren Umgebung auf.

Bedeutung der WärmeströmungWelche praktische Bedeutung hat die Wärmeströmung?

Wärmeströmung ist wichtig bei der Erwärmung von F l ü s s i g k e i t e n in Gefäßen, bei der Erwärmung der Z i m m e r l u f t und bei der W a r m w a s s e r - heizung. In der Natur ist sie die Ursache für Strömungen im M e e r und für die W i n d e in der Atmosphäre.

Fehlende Wörter:Meer, Wasser-, dehnen, Flüssigkeiten, Zimmerluft, Wärmeenergie, steigen, Warmwasser-, Winde, gas-, leichter.

Luft 1

Bettfedern 2Holz 10Wasser 20Mauerwerk 30Stahl 2000Aluminium 10 000Kupfer 18 000Silber 20 000

Fehlende Wörter:Luft, Bewegungs-, Metalle, Vakuum, benachbarte.

LÜCKENTEXTEnergieübertragung durch Strömung

(Multiple-Choice-Aufgaben)AUSWAHLANTWORTEN

RÄTSEL

ÜBERLEGE UND ZEICHNE!

kalt heiß


1 Bei der Wärmeleitung in einem Metallstaba) fließt Energie zwischen den Teilchen

hindurch. b) geben schwingende Teilchen Stöße weiter.c) bewegen sich schwingende Metallteilchen

weiter.

2 Warmes Wasser steigt in kaltem Wasser auf,a) weil sich die Teilchen des warmen Wassers

nur nach oben bewegen.b) weil warmes Wasser pro dm3 leichter als

kaltes Wasser ist.c) weil die Wasserteilchen vom heißen Boden

des Gefäßes nach oben gestoßen werden.

RÄTSEL

1 Stoff, in dem es Wärmeströmung gibt2 In ________ Stoffen kann es keine Wärme-

strömung geben.3 Der aufsteigende _______ über Schornsteinen

zeigt Wärmeströmung an.4 Ein Schornstein „zieht“ umso besser,

je __________ er ist.5 Einrichtung im Haus, die die Wärmeströmung

nutzt: __________heizung6 Über einer heißen Wärmplatte steigt _______ auf.7 Kaltes Wasser ______ in warmem Wasser unter.8 Über einem warmen Heizkörper _____ Luft auf.

1 W A S S E R

2 F E S T E N

3 R A U C H

4 H Ö H E R

5 W A R M W A S S E R

6 L U F T

7 S I N K T

8 S T E I G T

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für eine Möglichkeit der Energieübertragung.


1 Vier Kinder halten gleich lange und gleich dicke Stäbe in eine Flamme. In welcher Reihenfolge werden die Kinder die Stäbe fallen lassen müssen?

a) S i l b e r c) E i s e nb) K u p f e r d) G l a s

2 Beispiel für eine einfache Zentralheizungsanlage: Zeichne die fehlenden Verbindungsröhren ein! Kennzeichne die Strömungsrichtung des Wassers durch Pfeilspitzen! Setze die richtigen Nummern zu den einzelnen Bezeichnungen!

Ausdehnungsgefäß Steigleitung

Heizkörper Rücklaufleitung Heizkessel

3

4

2

5 1

8 Energieübertragung durch Strahlung LÜCKENTEXT

Entstehung und Wirkung der WärmestrahlungWie entsteht Wärmestrahlung und was bewirkt sie?

Wärmestrahlung entsteht durch E n e r g i e abgabe elektrisch geladener Teilchen. Trifft Wärmestrahlung auf einen Körper, dann e r h ö h t sie dessen Temperatur.

Ausbreitung der WärmestrahlungWelche Eigenschaften zeigt die Wärmestrahlung bei der Ausbreitung?

Wärmestrahlung breitet sich g e r a d l i n i g aus. Sie lässt sich durch Spiegel r e f l e k t i e r e n und durch optische Linsen b r e c h e n .

Körperoberfläche und Wärmeaufnahme Wie wirkt sich die Oberfläche eines Körpers auf die Aufnahme von Wärmestrahlung aus?

Helle und g l a t t e Körper r e f l e k t i e r e n einen großen Teil der Wärmestrahlung und werden daher weniger e r w ä r m t . Dunkle und r a u e Körper verschlucken (a b s o r b i e r e n ) den größten Teil der Wärmestrahlung und werden daher s t ä r k e r erwärmt.

Körperoberfläche und WärmeabstrahlungWie wirkt sich die Oberfläche eines Körpers auf die Abstrahlung von Wärmeenergie aus?

Bei gleicher Temperatur gibt ein Körper mit d u n k l e r und rauer Oberfläche eine s t ä r k e r e Wärmestrahlung ab als ein Körper mit heller und g l a t t e r Oberfläche.

Einfluss des Einstrahlungswinkels auf die ErwärmungWelchen Einfluss hat der Winkel zwischen Körperoberfläche und Wärmestrahlung auf die Erwärmung des Körpers?

Ein Körper wird durch die Wärmestrahlung umso stärker e r w ä r m t , je s t e i l e r die Wärmestrahlung auf seine Oberfläche trifft.


RÄTSEL


Fehlende Wörter:geradlinig, brechen, raue, dunkler, glatter, steiler, Energie-, reflektieren, glatte, reflektieren, absorbieren, erhöht, erwärmt, stärker, stärkere, erwärmt.


1 Wärmestrahlung erhöht beim Auftreffena) die Temperatur eines Körpers. b) die Bewegungsenergie von Körperteilchen.c) die Bewegungsenergie eines Körpers

(Ausnahme z. B. die Lichtmühle).

2 Wärmestrahlunga) lässt sich reflektieren.b) breitet sich von einem heißen Körper nur in

einer Richtung aus.c) kann durch Glaslinsen gebrochen werden.

3 Eine Thermosflasche verhindert Abgabe und Aufnahme von Wärmestrahlung durch

a) eine äußere Kunststoffhülle.b) einen luftleeren Raum zwischen den

Flaschenwänden.c) Verspiegelung der Flaschenwände.

RÄTSEL

1 Art der Wärmeausbreitung ohne Stoff2 Wärmestrahlung kann man mithilfe einer

Glaslinse ____________.3 Die Luft im Zimmer erwärmt sich vor

allem durch ____________4 anderer Ausdruck für

„Wärmeströmung“5 Wärmeausbreitung

von Teilchen zu Teilchen6 Körperbedeckung eines Tieres,

die die Wärmeenergie schlecht leitet7 anderer Ausdruck für

„zurückwerfen“8 Wärmestrahlung breitet

sich __________ aus.9 anderer Ausdruck für „verschlucken“10 Teil eine Hauses, in dem oft eine starke Wärmeströmung stattfindet

1 W Ä R M E S T R A H L U N G

2 B R E C H E N

3 W Ä R M E S T R Ö M U N G

4 K O N V E K T I O N

5 W Ä R M E L E I T U N G

6 P E L Z

7 R E F L E K T I E R E N

8 G E R A D L I N I G

9 A B S O R B I E R E N

10 R A U C H F A N G

Im umrahmten Teil ergibt sich das Gegenteil von Reflexion.


1 Erinnere dich an die Versuche zur Reflexion und Absorption von Wärmestrahlung! Zeichne bei allen Thermoskopen nach deiner Schätzung die Höhe der Flüssigkeitssäulen ein!

2 Vier Platten mit gleicher Größe und gleicher Oberfläche werden unter verschiedenen Winkeln in die Sonne gehalten. Welche Platte wird sich am stärksten, welche am wenigsten erwärmen?

stärkste Erwärmung bei cgeringste Erwärmung bei d

10 Die Bedeutung der Wärmeenergie für Lebewesen und Umwelt

LÜCKENTEXT

Entstehung der KörperwärmeWoher kommt die Körperwärme bei Menschen und warmblütigen Tieren?

Die Körperwärme von Tieren und Menschen entsteht durch eine langsame „Verbrennung“ von N ä h r s t o f f e n in den K ö r p e r z e l l e n

Schutz der Tiere gegen Kälte und HitzeWie sind warmblütige Tiere gegen Wärmeverluste und Wärmeüberschuss geschützt?

Tiere schützen sich vor zu großer Wärmeabgabe durch den Aufenthalt in H ö h l e n , sowie durch F e t t schichten, Pelze und Federn. – Die Abgabe überschüssiger Wärme wird oft durch V e r d u n s t u n g von Körperflüssigkeit erreicht.

Schutz des Menschen gegen Kälte und HitzeWie schützt sich der Mensch gegen Kälte und Hitze?

Menschen schützen sich vor zu starker Wärmeabgabe durch den Aufenthalt in Wohnungen und durch die K l e i d u n g . – Die Erweiterung der A d e r n unter der Haut und Verdunstung von S c h w e i ß schützen vor Überhitzung.

Schutz der Erde gegen Überhitzung und AuskühlungWie ist der Planet Erde gegen Überhitzung und Auskühlung geschützt?

Wesentlich für die Erhaltung der Temperatur auf der Erde ist die L u f t h ü l l e der Erde. Sie schützt vor zu starker Sonneneinstrahlung und reguliert die A b g a b e von Wärme an das W e l t a l l .


RÄTSEL

Fehlende Wörter:Kleidung, Schweiß, Nährstoffen, Verdunstung, Abgabe, Höhlen, Lufthülle, Körperzellen, Weltall, Adern, Fett-.


1 Die Körperwärme von Tieren und Menschen entsteht

a) allein durch die Bewegung. b) hauptsächlich durch Zufuhr von warmer

Nahrung. c) durch die langsame Verbrennung von

Nährstoffen in den Körperzellen.

2 Der Energiegehalt („Nährwert“) der Nährstoffe wird richtig angegeben in

a) Kilojoule pro Gramm.b) Kilogramm.c) Kilokalorien.

3 Tiere sind vor übermäßiger Wärmeabgabe geschützt z. B. durch

a) ein Fell.b) Federn.c) große Ohren.

4 Der Körper von Menschen kann vor einer Überhitzung geschützt werden durch

a) Verdunstung von Schweiß.b) geringere Nahrungsaufnahme.c) stärkere Durchblutung der Haut.

5 Bei heißem Wetter hechelt ein Hund, weila) dabei Körperflüssigkeit verdunstet und dadurch eine Abkühlung erreicht wird.b) dadurch seine Atmung erleichtert wird.

6 Bei Tieren wird der Verlust an Körperwärme z. B. vermindert durch

a) Zusammenrollen des Körpers.b) kleine Ohren und Gliedmaßen.c) Herabsetzung der Körpertemperatur.

7 Die Abstrahlung von Wärmeenergie ins Weltall wird in der Lufthülle der Erde behindert durch zu viel

a) Sauerstoff.b) Wasserdampf.c) Kohlenstoffdioxid.RÄTSEL

1 In klaren Nächten strahlt die Erde Wärmeenergie ins ________ ab.

2 Nährstoff mit dem größten Energiegehalt pro Gramm

3 Die Körper________ des Menschen beträgt etwa +36 °C bis + 37 °C.

4 Der „Nährwert“ wird in ____________ pro Gramm angegeben.

5 Gas, das wesentlich für den Treibhaus- effekt der Lufthülle der Erde verant- wortlich ist

6 Fachbezeichnung für die „Aufsaugung“ von Wärmestrahlung durch die Luft.

7 Tätigkeit eines Hundes, der seinen Körper kühlen möchte

8 Die Lufthülle wird von der Erde her _____________.9 Beim __________ von Schweiß wird z. B. die Haut des Menschen gekühlt.10 Tier mit schwarzer Haut und weißem Fell

1 W E L T A L L

2 F E T T

3 T E M P E R A T U R

4 K I L O J O U L E

5 K O H L E N S T O F F D I O X I D

6 A B S O R P T I O N

7 H E C H E L N

8 E R W Ä R M T

9 V E R D U N S T E N

10 E I S B Ä R

Im umrahmten Teil ergibt sich eine andere Bezeichnung für „Lufthülle der Erde“.

12 Schmelzen und Erstarren

LÜCKENTEXT

Vorgang des Schmelzens und ErstarrensWas geht beim Schmelzen und Erstarren vor sich?

Beim Schmelzen eines Stoffes wird die Z u s a m m e n h a n g s kraft zwischen den Teilchen überwunden und sie werden fast frei beweglich. Beim Erstarren wird Wärmeenergie a b g e g e b e n und die Z u s a m m e n h a n g s kraft der Teilchen wird wieder wirksam.

Schmelztemperatur und ErstarrungstemperaturWelche Besonderheiten zeigen die Schmelz- und Erstarrungstemperaturen?

Jeder Stoff schmilzt und erstarrt bei einer bestimmten T e m p e r a t u r . Während des Schmelzens und Erstarrens ä n d e r t sich die Temperatur des Stoffes nicht.

Schmelzwärme und ErstarrungswärmeWas versteht man unter Schmelz- und Erstarrungswärme?

Schmelzwärme nennt man die E n e r g i e , die nötig ist, um einen Körper, der schon seinen S c h m e l z punkt erreicht hat, zu schmelzen. Während des Erstarrens wird Erstarrungswärme a b g e g e b e n .

Bestimmung der spezifischen Schmelzwärme von EisWie kann die spezifische Schmelzwärme von Eis mit 0 °C festgestellt werden?

1 kg Wasser mit + 8 0 °C kann so viel Wärmeenergie abgeben, dass 1 kg E i s mit 0 °C in Wasser mit 0 °C umgewandelt wird. Die Schmelzwärme für 1 kg Eis beträgt daher 4,19 kJ mal 80 =

3 3 5 k J .

Wolfram +3 380Eisen, rein + 1 535Eisen, technisch rund + 1 200Kupfer + 1 083Gold + 1 063Silber + 961Blei + 327Butter rund + 32Eis, Wasser 0Quecksilber - 39

Blei 23 kJ/kgEisen 270 kJ/kgEis 335 kJ/kgAluminium 400 kJ/kg


RÄTSEL


Fehlende Wörter:Energie, +80, abgegeben, Zusammenhangs-, ändert, Eis, Temperatur, Zusammenhangs-, abgegeben, 0, Schmelz-, 335 kJ.


1 Nach dem Schmelzen eines Stoffesa) sind seine Teilchen fast frei beweglich.b) schwingen seine Teilchen stärker als vorher

um feste Plätze.c) ist die Kohäsion zwischen den Teilchen

unverändert.

2 Beim Erstarren eines Stoffes nimmt sein Volumen im Allgemeinena) zu.b) ab.c) weder zu noch ab.

3 Die Schmelztemperatur eines Stoffes ista) höher alsb) gleich hoch wiec) tiefer als seine Erstarrungstemperatur.

4 Während eines Schmelzvorganges wird weiter Wärmeenergie zugeführt. Dabei

a) steigt auch die Temperatur.b) fällt die Temperatur ein wenig.c) bleibt die Temperatur gleich.

5 Der Schmelzpunkt von Eis beträgta) 273 K.b) 1 °C.c) 0 °C.

6 Der Schmelzpunkt von Aluminium ista) höher als der von Eisen.b) tiefer als der von Blei.c) höher als der von Quecksilber.

7 Die Erstarrungstemperatur von Blei beträgta) +723 °C.b) +327 °C.c) 600 K.

8 Unter der spezifischen Schmelzwärme von Blei versteht man die Wärmeenergie, die notwendig ist, um

a) 1 kg Blei mit 0 °C vollständig zu schmelzen.b) 100 g Blei mit +327 °C zu schmelzen.c) 1 kg Blei mit 600 K zu schmelzen.

9 1 kg Wasser mit +80 °C kann so viel Wärme abgeben, dass

a) 1 kg Eis mit 0 °C geschmolzen wird.b) 100 g Eis mit 0 °C geschmolzen werden.c) 1 kg Eis mit –10 °C geschmolzen wird.

RÄTSEL

1 Übergang eines Stoffes vom festen in den flüssigen Zustand

2 Metall, das bei +660 °C schmilzt3 anderer Ausdruck für „Gefrieren“ des Wassers

1 S C H M E L Z E N

2 A L U M I N I U M

3 E R S T A R R E N

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für einen Stoff, der bei 273 K schmilzt.


Berechne, wie viel Energie zum Schmelzen der einzelnen Eismengen (mit 0 °C) nötig ist! Die spezifische Schmelzwärme von Eis beträgt 335 kJ/kg.

Masse Schmelzwärme

a) 1 kg 3 3 5 kJ

b) 2 kg 6 7 0 kJ

c) 10 kg 3 3 5 0 kJ

d) 1 t 3 3 5 MJ

e) ¼ kg 8 3 , 7 5 kJ

14 Verdampfen beim Sieden

LÜCKENTEXT

Merkmale des SiedevorgangesWelche Merkmale kennzeichnen einen Siedevorgang?

Kennzeichen des Siedevorganges sind:a) Beim Sieden bildet sich Dampf an der O b e r f l ä c h e

und im I n n e r e n der Flüssigkeit.b) Jede Flüssigkeit hat eine bestimmte S i e d e temperatur.

Während des Siedens s t e i g t die Temperatur nicht.c) Aus 1 cm³ Wasser bilden sich ca. 1 7 0 0 cm³ Dampf.

Abhängigkeit der SiedetemperaturWovon hängt die Siedetemperatur einer Flüssigkeit ab?

Der Siedepunkt einer Flüssigkeit hängt von der A r t der Flüssigkeit und vom D r u c k in der Flüssigkeit ab.

Spezifische VerdampfungswärmeWas versteht man unter der spezifischen Verdampfungswärme einer Flüssigkeit?

Die spezifische Verdampfungswärme gibt an, wie viel E n e r g i e notwendig ist, um 1 k g einer siedenden Flüssigkeit vollständig in D a m p f umzuwandeln.

Die während des Siedens zugeführte Energie (= V e r d a m p f u n g s wärme) dient nur dazu, Arbeit gegen die gegenseitige Anziehungskraft der Teilchen und Arbeit gegen den äußeren L u f t d r u c k zu verrichten. Sie bewirkt keine Steigerung der B e w e g u n g s energie der Teilchen. Daher tritt während des Siedens keine E r h ö h u n g der Temperatur auf.

Wasser 2 275Alkohol 850Ether 380Quecksilber 290Sauerstoff 213Frigen 11 (im Kühlschrank) 184


RÄTSEL


Fehlende Wörter:Luftdruck, Verdampfungs-, Bewegungs-, Erhöhung.

Fehlende Wörter:Druck, Dampf, Oberfläche, Siede-, 1 kg, Inneren, Art, 1 700, steigt, Energie

Erklärung des Siedevorgangs mithilfe des Teilchenmodells

LÜCKENTEXT

Spezifische Verdampfungswärmen einiger Flüssigkeiten in kJ pro kg


1 Beim Sieden einer Flüssigkeit bildet sich Dampfa) nur an der Oberfläche.b) nur im Inneren.c) im Inneren und an der Oberfläche.

2 Während des Siedens einer Flüssigkeita) steigt ihre Temperatur nur mehr langsam.b) bleibt die Temperatur gleich hoch.c) sinkt die Temperatur leicht ab.

3 Der Siedepunkt hängt aba) von der Art der Flüssigkeit und vom Druck

auf die Flüssigkeit und in ihr.b) nur von der Art der Flüssigkeit.c) nur vom Druck.

4 Wasser siedet bei einem Luftdruck von 1 013 mbar (= normaler Luftdruck) bei a) 273 K.b) 373 K.c) +100 °C.

RÄTSEL

1 Der ___________ von Wasser liegt höher als der von Alkohol.

2 Der Siedepunkt hängt u. a. von der ________ der Flüssigkeit ab.

3 sichtbares Zeichen, an dem man einen Siedevorgang erkennt

4 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand

5 Die Energie, die zum Verdampfen von 1 kg einer siedenden Flüssigkeit nötig ist, nennt man __________ Verdampfungswärme.

1 S I E D E P U N K T

2 A R T

3 D A M P F B L A S E N

4 V E R D A M P F E N

5 S P E Z I F I S C H E

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Stoffes, der sich in und über einer siedenden Flüssigkeit bildet.


1 Wasser wird erhitzt und siedet. Setze den richtigen Buchstaben zur passenden Beschreibung!

c Dampfblasen zerplatzen an der Oberfläche.

a Luftbläschen steigen auf.

d Das Wasser wallt.

b Dampfblasen steigen auf und verschwinden in der kälteren Oberschicht.

2 Zeichne bei jedem Thermometer nach deiner Schätzung den Stand der Flüssigkeitssäule in den Thermometern bei Siedetemperatur ein!

16 Kondensieren von Dampf

LÜCKENTEXT

Kennzeichen des KondensationsvorgangesWelche besonderen Kennzeichen hat der Kondensationsvorgang?

Beim Kondensieren geht ein Stoff vom g a s f ö r m i g e n in den f l ü s s i g e n Zustand über. Dabei wird Wärmeenergie a b g e g e b e n , und es tritt eine starke Volumsv e r m i n d e r u n g ein.

KondensationswärmeWie viel Wärmeenergie gibt 1 kg Wasserdampf mit +100 °C beim Kondensieren ab?

1 k g Wasserdampf mit + 1 0 0 °C gibt beim Kondensieren zu Wasser mit +100 °C eine Wärmeenergie von 2 2 5 7 k J ab.

DestillierenWas geschieht beim Destillieren?

Beim Destillieren nutzt man das V e r d a m p f e n und K o n d e n s i e r e n zur Trennung von Stoffen. Dadurch kann man eine Flüssigkeit von den in ihr g e l ö s t e n Stoffen oder Flüssigkeiten mit verschiedenen S i e d e p u n k t e n trennen.


RÄTSEL

UND FÜLLE DIE WORTLÜCKEN!

Fehlende Wörter:+100, Kondensieren, gasförmigen, -verminderung, Verdampfen, flüssigen, 2 257 kJ, Siedepunkten, gelösten, 1 kg, abgegeben.

ÜBERLEGE DIE VORGÄNGE

Aus 1 g Wasserdampf mit +100 °C wird unter Abgabe von 2 257 J 1 g Wasser mit +100 °C.


1 Beim Kondensierena) wird Wärmeenergie abgegeben.b) tritt keine Volumsänderung ein.c) tritt keine Temperaturänderung ein.

2 Beim Kondensieren von Wasserdampf wird der gegenseitige Abstand der Wasserteilchen

a) kleiner.b) größer.c) nicht verändert.

3 Bei der Kondensation von 1 700 cm³ Dampf mit +100 °C

a) entstehen 10 cm³ Wasser.b) entsteht 1 cm³ Wasser (mit +100 °C)c) entsteht 1 mm³ Wasser.

4 Wenn 1 g Wasserdampf mit + 100 °C zu 1 g Wasser mit +100 °C kondensiert, dann müssen

a) 2 257 kJb) 2 257 Jc) 2,257 J abgegeben werden.

5 Beim Destillieren kann mana) Alkohol von Wasser trennen.b) Wasser von gelöstem Kochsalz trennen.c) Wasser in seine Bestandteile zerlegen.

RÄTSEL

1 Beim Kondensieren wird _________energie abgegeben.

2 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand

3 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Zustand

4 Verfahren zur Trennung von Stoffen durch Verdampfen und Kondensieren

5 Vorgang, bei dem Dampf nur an der Oberfläche einer Flüssigkeit entsteht

6 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den festen Zustand

1 W Ä R M E

2 V E R D A M P F E N

3 K O N D E N S I E R E N

4 D E S T I L L I E R E N

N 5 V E R D U N S T E N

6 E R S T A R R E N

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Stoffes, der bei 373 K verdampft bzw. kondensiert.

UND FÜLLE DIE WORTLÜCKEN!

Thomas Newcomen baute 1711 eine Kolben-Dampf-maschine, die mit Dampfkraft und Kondensation arbeitete. Ergänze mithilfe der Zeichnung die fehlen-den Textstellen!

a) Dampf strömt in den Zylinder. Der K o l b e n wird gehoben.

b) V2 wird geschlossen, V1 geöffnet. W a s s e r strömt in den Zylinder.

c) Der Dampf k o n d e n s i e r t , und der Kolben wird vom äußeren L u f t d r u c k nach unten gedrückt.

d) Kühl- und Kondenswasser fließen durch V3 ab.

ÜBERLEGE DIE VORGÄNGE

18 Besondere Eigenschaften des Wassers

LÜCKENTEXT

Anomalie des WassersWelche Besonderheit zeigt Wasser im Vergleich zu anderen

Flüssigkeiten?

Wasser hat bei + 4 ° C seine größte D i c h t e (1 kg/dm3).

Anomalie des Wassers beim ErstarrenWelche Anomalie zeigt Wasser beim Erstarren?

Wasser d e h n t sich beim Erstarren um etwa 1 / 1 1 seines ursprünglichen Volumens aus.Festes Eis s c h w i m m t daher auf Wasser. (Festes Paraffin geht in flüssigem unter!)

Besondere Wärmewerte des WassersWie unterscheiden sich die Wärmewerte des Wassers von denen anderer Stoffe?

a) Spezifische Wärmekapazität des Wassers: 4 , 1 9 k J pro kg und °C (Erde: ca. 0,9 kJ/kg ·°C).b) Spezifische Schmelz- und Erstarrungswärme: 3 3 5 k J / k g (Blei: ca. 23 kJ/kg)c) Spezifische Verdampfungs- und Kondensationswärme: 2 2 5 7 k J / k g (Ethanol: ca. 850 kJ/kg).

Das Wasser in der NaturWelche Auswirkungen haben die hohen Wärmewerte des Wassers in der Natur?

Die hohen Wärmewerte des Wassers v e r l a n g s a m e n Vorgänge in der Natur und verhindern zu schnelle T e m p e r a t u r änderungen.


RÄTSEL

Fehlende Wörter:4,19 kJ, verlangsamen, +4 °C, dehnt, 2 257 kJ/kg, Dichte, schwimmt, 1/11, Temperatur-, 335 kJ/kg.


Häufige Temperaturverhältnisse in Seen im Winter und im Sommer.

Änderung des Volumens von Wasser bei der Erwärmung.

Wegen der geringen Wärmekapazität erwärmt sich der Erdboden schneller als Wasser.

Wegen der großen spezifischen Schmelzwärme schmilzt Schnee nur langsam.


1 Die Dichte (kg pro dm³) des Wassers ist bei +4 °C a) am größten.b) am kleinsten.c) so groß wie bei 0 °C.

2 Wenn sich Wasser von +4 °C auf +2 °C abkühlt, wird sein Volumen

a) größer.b) kleiner.c) nicht verändert.

3 In einem See schichtet sich Wasser mita) +1 °C über Wasser mit +4 °C.b) +5 °C unter Wasser mit +4 °C.c) +20 °C unter Wasser mit +4 °C.

4 Wenn Wasser erstarrt, ordnen sich seine Teilchen so an, dass sie

a) wenigerb) mehrc) genauso vielPlatz brauchen wie in der Flüssigkeit.

RÄTSEL

1 Die spezifische ________ des Wassers beträgt 4,2 kJ pro kg und °C.

2 Bezeichnung für die Wärmeenergie, die beim Kondensieren eines Stoffes abgegeben wird: ________wärme

3 Beim Erstarren des Wassers nimmt sein _________ zu.

4 Bezeichnung für die Wärmeenergie, die beim Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand nötig ist: ____________wärme

5 Stoff, dessen spezifische Verdampfungswärme 2 257 kJ/kg beträgt

6 eine mögliche Ausbreitungsform der Wärmeenergie7 Die ________ des Wassers ist bei +4 °C am größten.8 Vorgang, bei dem das Volumen einer bestimmten Wassermenge um 1/11 zunimmt

1 W Ä R M E K A P A Z I T Ä T

2 K O N D E N S A T I O N S

3 V O L U M E N

4 V E R D A M P F U N G S

5 W A S S E R

6 W Ä R M E L E I T U N G

7 D I C H T E

8 G E F R I E R E N

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für das regelwidrige Verhalten des Wassers.

1 Ergänze die fehlenden Temperaturangaben für die einzelnen Wasserschichten (Differenz jeweils 1 °C)!

2 Ergänze den rechten Teil der symmetrisch verlaufenden Volumenkurve! Zeichne bei allen Gefäßen das enthaltene Wasser z. B. mit blauer Farbe ein!


20 Verdunsten und Luftfeuchtigkeit

LÜCKENTEXT

Kennzeichen des VerdunstungsvorgangesWelche besonderen Kennzeichen hat der Verdunstungsvorgang?

Beim Verdunsten geht eine Flüssigkeit unterhalb des S i e d e punktes in den g a s förmigen Zustand über. Dabei verliert die Flüssigkeit W ä r m e e n e r g i e und wird kühler.

Abhängigkeit der VerdunstungsgeschwindigkeitWovon hängt die Verdunstungsgeschwindigkeit ab?

Das Verdunsten wird durch Zufuhr von W ä r m e e n e r g i e , durch L u f t z u g und durch Vergrößerung der O b e r f l ä c h e beschleunigt.

Aufnahmefähigkeit der Luft für WasserdampfWovon hängt die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf ab?

Luft kann pro K u b i k m e t e r umso mehr Wasserdampf aufnehmen, je h ö h e r ihre Temperatur ist.

Messung der LuftfeuchtigkeitWomit misst man die Luftfeuchtigkeit?

Die Luftfeuchtigkeit wird mit einem H y g r o m e t e r gemessen. Es enthält Fäden, die bei zunehmender Luftfeuchtigkeit l ä n g e r werden und den Zeiger bewegen.

Relative LuftfeuchtigkeitWas versteht man unter relativer Luftfeuchtigkeit?

Die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel P r o z e n t der Sättigungsmenge an W a s s e r d a m p f die Luft enthält.


RÄTSEL

Fehlende Wörter:Wasserdampf, Luftzug, Kubikmeter, Hygrometer, Siede-, Wärmeenergie, Wärmeenergie, höher, länger, Oberfläche, gas-, Prozent.



1 Beim Verdunsten entweichen die schnellsten Flüssigkeitsteilchen

a) nur aus der Oberfläche der Flüssigkeit.b) nur aus dem Inneren der Flüssigkeit.c) aus dem Inneren und aus der Oberfläche der Flüssigkeit.

2 Aus einem See verdunstet mehr Wasser, wenna) der Wasserspiegel klein ist.b) die Temperatur hoch ist.c) Windstille herrscht.

3 1 m³ kalte Luft kann im Vergleich zu 1 m³ heißer Luft

a) wenigerb) gleich vielc) mehr Wasserdampf aufnehmen.

4 Ein Messgerät für die Luftfeuchtigkeit heißta) Thermometer.b) Barometer.c) Hygrometer.

RÄTSEL

1 Feuchte Wäsche wird durch Verdunsten des Wassers ___________.

2 Der Verdunstungsvorgang wird durch Zufuhr von ____________ beschleunigt.

3 Messgerät für die Luftfeuchtigkeit4 Beim Sieden bildet sich ________. 5 brennbare Flüssigkeit, die schneller als Wasser

verdunstet6 Das Verdunsten erfolgt im Gegensatz zum

Sieden nur an der __________.7 Beim Verdunsten geht eine Flüssigkeit in

den ____________ Zustand über.8 Bezeichnung für das Verdampfen unterhalb des

Siedepunktes einer Flüssigkeit9 Vorgang, durch den die Verdunstung beschleunigt wird10 Das Hygrometer zeigt die ___________ Luftfeuchtigkeit an.

1 T R O C K E N

2 W Ä R M E E N E R G I E

3 H Y G R O M E T E R

4 D A M P F

5 B E N Z I N

6 O B E R F L Ä C H E

7 G A S F Ö R M I G E N

8 V E R D U N S T U N G

9 L U F T Z U G

10 R E L A T I V E

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung des Umstandes, vom dem die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf abhängt.

Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Zeichne mithilfe der Angaben eine Schaulinie!Höchstmöglicher Gehalt an Feuchtigkeit (= Sättigungsmenge der Luft mit Wasserdampf): –10 °C 2,1 g/m³ +15 °C 12,8 g/m³

–5 °C 3,2 g/m³ +20 °C 17,3 g/m³

0 °C 4,8 g/m³ +25 °C 23,0 g/m³

+5 °C 6,8 g/m³ +30 °C 30,3 g/m³

+10 °C 9,4 g/m³


22 Luftfeuchtigkeit und Kondensation

LÜCKENTEXT

KondensationsformenIn welcher Form kann der Wasserdampf in der Natur kondensieren?

Durch die Kondensation des W a s s e r d a m p f e s in der Natur entstehen Tau, R e i f , Nebel, Wolken, Regen, Schnee und Hagel.

Entstehung von Nebel und WolkenUnter welchen Bedingungen entstehen Nebel und Wolken?

Nebel und Wolken bilden sich, wenn f e u c h t e Luft unter den T a u p u n k t abgekühlt wird und der Wasserdampf an Verunreinigungen der Luft k o n d e n s i e r t .

Kondensation des Wasserdampfes in der LuftIn welchen Situationen kann es in der Luft zur Abkühlung und Kondensation des Wasserdampfes kommen?

a) Feuchte Luft über Seen und Wiesen kühlt in der Nacht durch W ä r m e abstrahlung aus.

b) Feuchte, warme Luft s t e i g t von selbst auf, d e h n t sich dabei aus und kühlt sich unter den Taupunkt ab.

c) Feuchter Wind wird durch Gebirge zum A u f s t e i g e n gezwungen und wird dabei kälter.

d) Eine feuchtwarme Luftmasse kühlt sich beim Zusammentreffen mit einer k a l t e n Luftmasse ab.

Entstehung von RegentropfenWie erklärt man sich die Bildung von Regentropfen?

Bei der Bildung von Regentropfen lagern sich zunächst W a s s e r teilchen an E i s kristalle an. Beim Fallen durch wärmere Luft schmilzt das Eis zu Wasser.


RÄTSEL


Fehlende Wörter:Wärme-, feuchte, dehnt, Wasser-, Taupunkt, kondensiert, Aufsteigen, Eis-, Reif, steigt, kalten, Wasserdampfes.


1 Beim Kondensieren geht ein Stoffa) vom flüssigen in den gasförmigenb) vom gasförmigen in den flüssigenc) vom gasförmigen in den festen

Zustand über.

2 Wasserdampf kondensiert in der Luft alsa) Tau.b) Nebel.c) Reif.

3 Zur Abkühlung warmer, feuchter Luft und nachfolgender Kondensation kann es z. B. kommen, wenn

a) Luft vom Berg ins Tal fließt.b) Luft durch Gebirge zum Aufsteigen

gezwungen wird.c) Warmluft auf Kaltluft aufgleitet.

4 In unseren Gegenden entstehen Regentropfen häufig, wenn sich

a) viele kleine Nebeltröpfchen vereinigen.b) Wasserteilchen an Eiskristalle anlagern.c) Wolken auflösen.

5 Der Wetterdienst meldet: Der Niederschlag innerhalb der letzten 24 Stunden betrug 13 mm. Es fielen daher

a) 13 Liter Wasser auf 1 m².b) 13 g auf einen 1 m².c) 1 Liter auf 13 mm².

6 Beim Ausatmen entsteht ein sichtbarer Hauch (= Nebel) , wenn die Außenluft

a) sehr feucht ist.b) sehr kalt ist.c) besonders trocken ist.

RÄTSEL

1 Messgerät für die Niederschlagsmenge2 Die ________ Luftfeuchtigkeit gibt an,

wie viel % der Sättigungsmenge an Wasserdampf die Luft enthält.

3 Messgerät für die Luftfeuchtigkeit4 Kondensationsform des Wasserdampfes unter 0 °C5 Kondensationsform des Wasserdampfes in der Luft

1 O M B R O M E T E R

2 R E L A T I V E

3 H Y G R O M E T E R

4 R E I F

5 N E B E L

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name einer Niederschlagsform.


Stelle die jährlichen Niederschlagsmengen in den österreichischen Landeshauptstädten in Form von Säulen dar! Nimm für 100 mm Niederschlag je 2 mm Säulenhöhe!

24 Luftdruckunterschiede und Winde

LÜCKENTEXT

Entstehung von LuftdruckunterschiedenWie entstehen Luftdruckunterschiede in der Atmosphäre?

Druckunterschiede in der Atmosphäre entstehen durch die ungleiche E r w ä r m u n g der Erdoberfläche und der Luftmassen.

Hochdruckwetter – TiefdruckwetterWelches Wetter gibt es vorwiegend bei Hoch- bzw. Tiefdruck?

In einem Gebiet mit hohem Luftdruck s i n k e n Luftmassen zu Boden. Dabei wird die Luft verdichtet und e r w ä r m t sich. Wolken l ö s e n sich auf, und es herrscht Schönwetter. In einem Tiefdruckgebiet s t e i g e n warme Luftmassen auf, dehnen sich aus und werden dabei k ä l t e r . Wasserdampf k o n d e n s i e r t zu Wolken.

Entstehung von WindenWie entstehen Winde und welche Beispiele gibt es für Winde?

Winde entstehen durch D r u c k unterschiede in der Lufthülle der Erde. Die Luft strömt am Boden von einem Ort mit h o h e m zu einem Ort mit g e r i n g e m Luftdruck. Beispiele für Winde sind: F ö h n wind, Landwind und Seewind, Passatwind, Monsunwind.


RÄTSEL


Fehlende Wörter:steigen, Erwärmung, Druck-, sinken, hohem, erwärmt, kälter, geringem, kondensiert, lösen, Föhn-.

Der Föhn ist ein warmer, trockener Fallwind. – Die aufsteigende Luft kühlt sich wegen der Kondensationswärme um etwa 0,65 °C pro 100 m ab. Die abfallende trockene Luft erwärmt sich pro 100 m um etwa 1 °C.

Seewind Landwind


1 Druckunterschiede in der Lufthülle der Erde entstehen

a) durch ungleichmäßige Erwärmung der Luft.b) durch Winde.c) durch die Drehung der Erde.

2 TIEF nennt mana) den niedrigen Luftdruck auf einem Berg.b) ein Gebiet mit geringem Luftdruck.c) den Luftdruck an einer tief gelegenen Stelle

der Erdoberfläche (z. B. am Toten Meer).

3 In einem HOCH sinkt Luft ab unda) erwärmt sich.b) kühlt sich ab.c) verändert ihre Temperatur nicht.

4 In Küstengebieten weht bei Tag Wind vom Meer zum Land, weil

a) die Luft über dem Land wärmer ist und aufsteigt.

b) sich über dem ebenen Wasserspiegel Winde besser entwickeln können.

c) die kühlere Luft über dem Meer einen höheren Druck hat.

5 Föhnwind ist trocken und warm, weila) die Luft beim Überqueren des Gebirges

Wasserdampf abgegeben hat.b) die Luft sich beim Absinken ins Tal durch

Verdichtung erwärmt.c) die Luft sich durch die Bewegung erwärmt.

RÄTSEL

1 Wind, der regelmäßig in Richtung Äquator weht2 Bei Nacht weht an Meeresküsten oft

der _________.3 Ein Messgerät für die Windgeschwindigkeit

ist das Schalenkreuz_________.4 warmer und trockener Fallwind

1 P A S S A T

2 L A N D W I N D

3 A N E M O M E T E R

4 F Ö H N

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für ein Gebiet mit geringem Luftdruck.


1 Zeichne bei den folgenden Beispielen die zu erwartenden Windrichtungen mithilfe von Pfeilspitzen ein!

2 Gib die ungefähren Windrichtungen bei den Beispielen a – d an!

Es gilt die Richtung, aus der der Wind kommt.

a) N o r d wind b) W e s t wind

c) O s t wind d) O s t wind

26 Elektrische Kräfte und Ladungen

LÜCKENTEXT

Arten elektrischer LadungWelche Arten von elektrischen Ladungen gibt es und wie verhalten sie sich zueinander?

Es gibt positive und n e g a t i v e elektrische Ladungen. Elektrisch g l e i c h n a m i g geladene Körper stoßen einander ab, u n g l e i c h n a m i g geladene Körper ziehen einander an.

Bestimmung der Art einer elektrischen LadungWie bestimmt man die Art der elektrischen Ladung?

Ein Körper ist elektrisch negativ geladen, wenn er einen geladenen H a r t g u m m i s t a b abstößt. Ein Körper ist positiv geladen, wenn er einen geladenen G l a s s t a b abstößt. In einer Glimmlampe leuchtet jene Elektrode auf, die einen negativ geladenen Körper b e r ü h r t .

Geräte zur Bestimmung der Größe einer elektrischen LadungWomit und wie kann die Größe einer elektrischen Ladung bestimmt werden?

Geräte zur Beurteilung der Größe einer elektrischen Ladung heißen E l e k t r o s k o p e . Je stärker ihre beweglichen Teile a b g e s t o ß e n werden, desto größer ist die auf das Elektroskop übertragene elektrische L a d u n g .


RÄTSEL


Fehlende Wörter:ungleichnamig, Glasstab, Elektroskope, Ladung, negative, Hartgummistab, gleichnamig, abgestoßen, berührt.

Das linke Elektropskop ist schwach negativ geladen, das rechte stark positiv.


1 Wenn zwei Körper positiv geladen sind,a) stoßen sie einander ab.b) ziehen sie einander an.c) zeigen sie weder Abstoßung noch

Anziehung.

2 Wenn zwei Körper negativ geladen sind,a) ziehen sie einander an.b) stoßen sie einander ab.

3 Ein negativ geladener Körper und ein positiv geladener Körper

a) stoßen einander ab.b ziehen einander an.c) zeigen weder Anziehung noch Abstoßung.

4 Du hältst eine stabförmige Glimmlampe an einen elektrisch geladenen Körper. Es leuchtet die Lampe an der Seite bei deinen Fingern kurz auf. Das zeigt, dass der Körper

a) positiv geladen ist.b) negativ geladen ist.

5 Die Plättchen eines Elektroskops stoßen einander ab, wenn

a) sie negativ geladen sind.b) sie positiv geladen sind.c) ein Plättchen negativ und das andere positiv

geladen ist.

RÄTSEL

1 Name für das Zeichen „+“2 Gleichnamig geladene Körper _______

einander ab. (ß = ss)3 Stoff, der beim Reiben meist positiv geladen wird4 Lampe, die zum Nachweis von positiven und

negativen Ladungen geeignet ist5 Stoff, der beim Reiben meist negativ geladen wird6 Wenn sich zwei elektrisch geladene Körper abstoßen,

sind sie _______ geladen.7 Ein negativ geladener Körper stößt einen

__________ geladenen Körper ab.

1 P L U S

2 S T O S S E N

3 G L A S

4 G L I M M L A M P E

5 H A R T G U M M I

6 G L E I C H N A M I G

7 N E G A T I V

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung dafür, wie ein Körper geladen sein kann.


1 Deute durch Pfeilspitzen an, ob bei den elektrisch geladenen Kugeln Anziehung oder Abstoßung erfolgt.

2a Wenn zwei Körper gleichartig elektrisch geladen sind, s t o ß e n sie einander a b .

2b Wenn zwei Körper ungleichartig geladen sind, z i e h e n sie einander a n .

2c Wenn dein elektrisch geladenes Kunststoff-lineal einen geladenen Glasstab abstößt, ist das Lineal p o s i t i v geladen.

FÜLLE DIE WORTLÜCKEN!

28 Atombau und elektrische Kräfte

LÜCKENTEXT

Aufbau von AtomenWie denkt man sich ein Atom aufgebaut?

Ein Atom besteht aus einem A t o m k e r n (mit positiv geladenen P r o t o n e n und ungeladenen N e u t r o n e n ) und der Atomhülle aus Schalen mit E l e k t r o n e n . Ausnahme: Das Wasserstoffatom hat nur e i n Proton im Atomkern und nur ein Elektron in der A t o m h ü l l e .

Neutrale Atome und IonenWie unterscheiden sich neutrale Atome von Ionen?

Neutrale Atome haben gleich viele P r o t o n e n und Elektronen. Ionen sind e l e k t r i s c h geladene Atome oder Atomgruppen mit mehr oder weniger E l e k t r o n e n als Protonen.

Bindungsarten zwischen AtomenWelche Hauptformen gibt es bei der Verbindung zwischen Atomen?

Die wichtigsten Bindungsarten zwischen Atomen sind a) die I o n e n bindung, b) die E l e k t r o n e n p a a r bindung oder Atombindung und c) die Metallbindung.


RÄTSEL

ÜBERLEGE UND TRAGE EIN!

Fehlende Wörter:Protonen, Atomhülle, Elektronen, Ionen-, Atomkern, ein, Protonen, Neutronen, Elektronen, elektrisch, Elektronenpaar-.

Beispiele für neutrale Atome und elektrisch geladene Ionen.

Die Natrium- und Chlorid-Ionen eines Kochsalz-Kristalls bilden durch gegenseitige Anziehung ein räumliches Ionengitter.

Die Atome eines Wassermoleküls besitzen gemeinsame Elektronenpaare.

Aufbau eines Metalls aus Metall-Ionen (+) und frei beweglichen Elektronen (-).


1 Die Protonen eines Atomkerns sinda) positiv geladen.b) negativ geladen.c) neutral.

2 Die Atomhülle besteht ausa) negativen Elektronen.b) positiven Protonen.

3 In einem Atomkern gibt esa) nur Protonen.b) nur Neutronen.c) Protonen und Neutronen.

4 Ein neutrales Wasserstoff-Atom hata) 1 Proton im Kern und 1 Elektron in der

Atomhülle.b) zwei Protonen und 2 Elektronen.c) 1 Neutron und 1 Elektron.

5 Ein neutrales Atom hat gleich vielea) Neutronen und Elektronen.b) Elektronen und Protonen.c) Protonen und Neutronen.

6 Ein positiv geladenes Ion hat a) mehr Neutronen als Protonen.b) weniger Protonen als Elektronen.c) mehr Protonen als Elektronen.

7 Ein Sauerstoff-Ion hat z. B. 8 Protonen und 10 Elektronen. Seine Gesamtladung ist daher

a) negativ.b) positiv.

8 Ein Kochsalzkristall ist ein Musterbeispiel für einea) Metallbindung.b) Elektronenpaarbindung.c) Ionenbindung.

RÄTSEL

1 Kernteilchen ohne elektrische Ladung (Mehrzahl)2 negativ geladene Teilchen, die die Atomhülle

bilden3 Ausdruck für „weder negativ noch positiv“4 Atome mit Elektronenmangel oder

Elektronenüberschuss

1 N E U T R O N E N

2 E L E K T R O N E N

3 N E U T R A L

4 I O N E N

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Elementes, das z. B. in Atomkraftwerken Verwendung findet.


Atommodelle mit Elektronenschalen in flächenhafter Darstellung

Die nachfolgenden Zeichnungen stellen Ionen und neutrale Atome dar. Gib die Nummern der neutralen Atome sowie die Nummern der negativ geladenen als auch der positiv geladenen Ionen an!

Neutrale Atome: Nr. 1 , 2 , 6 , 8 , 1 0Negativ geladene Ionen: Nr. 3 , 4 , 5 , 7Positiv geladene Ionen: Nr. 9 , 1 1 , 1 2

30 Elektrische Aufladung, Entladung und Influenz im Teilchenbild

LÜCKENTEXT

Entstehung einer elektrischen LadungWie kommt es zur elektrischen Aufladung von Hartgummi und Glas?

Hartgummi nimmt beim Reiben mit einem Fell E l e k t r o n e n auf. Er hat dann Elektronen-ü b e r s c h u s s und ist n e g a t i v geladen. – Glas gibt z. B. beim Reiben mit S e i d e Elektronen ab. Es hat dann Elektronenm a n g e l und ist p o s i t i v geladen.

Elektrische InfluenzWas versteht man unter elektrischer Influenz?

Elektrische Influenz nennt man die Verschiebung von E l e k t r o n e n in einem neutralen Körper durch A n n ä h e r u n g eines n e g a t i v oder positiv geladenen Körpers.

Ausgleich elektrischer LadungenWas geschieht, wenn verschieden geladene Körper einander berühren?

Werden zwei verschieden geladene Körper leitend verbunden, so bewegen sich E l e k t r o n e n so lange vom Körper mit Elektronenü b e r s c h u s s (-) zum Körper mit Elektronen- m a n g e l (+), bis ein A u s g l e i c h hergestellt ist. – Die gerichtete Bewegung von E l e k t r o n e n bezeich-net man als elektrischen S t r o m


RÄTSEL


Fehlende Wörter:Elektronen, -überschuss, Elektronen, negativ, -mangel, negativ, positiv, -überschuss, Elektronen, -mangel, Strom, Ausgleich, Seide, Elektronen, Annäherung.


1 Beim Reiben mit einem Fell nimmt ein Hartgummistab Elektronen auf. Das Fell ist dann

a) negativ geladen.b) positiv geladen.c) neutral.

2 Bei der Annäherung eines negativ geladenen Körpers an einen Metallstab

a) wird der Metallstab negativ geladen.b) wird der Metallstab positiv geladen.c) werden die Elektronen des Metallstabes

ungleich verteilt.

3 In einem Verbindungsdraht bewegt sich ein Elektronenstrom

a) vom Körper mit Elektronenüberschuss zum Körper mit Elektronenmangel.

b) vom positiv geladenen Körper zum negativ geladenen.

c) vom negativ geladenen Körper zum positiv geladenen.

4 Wenn ein negativ geladener Körper mit einem neutralen Körper (z. B. mit dem Finger deiner Hand) verbunden wird, dann bewegen sich frei bewegliche Elektronen

a) zur Hand.b) zum negativ geladenen Körper.

RÄTSEL

1 Gerät zur Anzeige von elektrischen Ladungen: Elektro________

2 Gleichnamig geladene Körper kann man an der ___________ zwischen ihnen erkennen. (ß = ss)

3 Körper mit Elektronen________ sind negativ geladen. 4 Die Verschiebung von Elektronen bei der

Annäherung eines elektrisch geladenen Körpers nennt man ____.

5 Wenn zwei ungleich geladene Körper leitend verbunden werden, fließt ____.

6 __________ geladene Körper ziehen einander an.7 Ein Körper, der von einem geladenen Hartgummi-

stab abgestoßen wird, ist ________ geladen.

1 S K O P

2 A B S T O S S U N G

3 Ü B E R S C H U S S

4 I N F L U E N Z

5 S T R O M

6 U N G L E I C H N A M I G

7 N E G A T I V

Im umrahmten Teil ergibt sich: Eine elektrische Ladung kann __________ oder negativ sein.


Verhalten von beweglichen Plättchen eines Elektroskops nach dem Aufladen

Bei welchen Elektroskopen ist die Stellung der Plättchen richtig bzw. falsch dargestellt?

a) f a l s c h (richtig / falsch)

b) r i c h t i gc) f a l s c hd) r i c h t i g

32 Elektrische Schaltteile und Stromkreise

LÜCKENTEXT

Einfacher StromkreisAus welchen Teilen besteht ein einfacher Stromkreis?

Ein einfacher Stromkreis besteht z. B. aus einer S t r o m q u e l l e , einem Lämpchen, einem S c h a l t e r und den Leitungsdrähten (für Geräte meist aus K u p f e r mit Kunststoffisolierung, für Fernleitungen aus A l u m i n i u m und Stahl, in elektronischen Geräten aus Silber oder Gold).

Geschlossener StromkreisUnter welcher Bedingung ist ein Stromkreis geschlossen?

Ein Stromkreis ist geschlossen, wenn eine l e i t e n d e Verbindung zwischen den beiden P o l e n der Stromquelle besteht.

StromquellenWelche Stromquellen werden häufig verwendet?

Monozelle, B a t t e r i e , „Lichtmaschine“ (z. B. der Generator eines Fahrrades), A k k u m u l a t o r (z. B. beim Auto), Solarzelle, Thermoelement.

„Verbraucher“ Welche Geräte benötigen elektrischen Strom?

Glühlampe, Leuchtstoffröhre, E l e k t r o m o t o r , elektrisches Heizgerät.

Elektrische SchalterWozu dienen elektrische Schalter und welche Bauweisen sind üblich?

Schalter können einen elektrischen Stromkreis schließen oder u n t e r b r e c h e n . Es gibt z. B. Hebelschalter, Tastschalter, Drehschalter und W i p p s c h a l t e r .

RÄTSEL

WORTLÜCKEN!

Fehlende Wörter:Schalter, Elektromotor, Kupfer, leitende, Akkumulator, Polen, Wippschalter, Aluminium, Batterie, unterbrechen, Stromquelle.

BETRACHTE DIE ZEICHNUNGEN

UND ENTSCHEIDE!

ÜBERLEGE UND ERGÄNZE DIE

33RÄTSEL

1 Beispiel für eine Stromquelle in einem Auto2 Gerät zur Unterbrechung und Schließung

eines Stromkreises3 Stromquelle mit mehreren Zellen4 Bezeichnung für den Weg des Stromes über

Stromquelle, Leitungen, Schalter und „Verbraucher“5 Beispiel für einen so genannten

„Verbraucher“ in einem Stromkreis

1 A K K U M U L A T O R

2 S C H A L T E R

3 B A T T E R I E

4 S T R O M K R E I S

5 L A M P E

Im umrahmten Teil ergibt sich ein anderes Wort für einen isolierten Leitungsdraht.

WORTLÜCKEN!1 Was muss geschehen, damit in der folgenden

Schaltung der Stromkreis geschlossen wird und das Lämpchen leuchtet?

Das Lämpchen leuchtet, wenn Schalter A u n d Schalter B g e s c h l o s s e n werden.

2 Welcher Schalter muss geschlossen werden, damit das Lämpchen leuchtet?

Das Lämpchen leuchtet, wenn Schalter A o d e r Schalter B g e s c h l o s s e n wird oder wenn b e i d e Schalter geschlossen werden.

BETRACHTE DIE ZEICHNUNGEN

Ein Glühlämpchen leuchtet nur, wenn elektrischer Strom z. B. vom Schraubsockel durch den Glühfaden zum Fußkontakt fließen kann. Prüfe bei folgenden Schaltbeispielen, ob der Stromkreis geschlossen oder offen ist.

Der Stromkreis ist bei

a) o f f e n (offen /geschlossen)

b) g e s c h l o s s e nc) o f f e nd) o f f e ne) o f f e nf) g e s c h l o s s e n (Kurzschluss)

g) o f f e nh) g e s c h l o s s e n

UND ENTSCHEIDE!

ÜBERLEGE UND ERGÄNZE DIE

34 Elektrische Leiter, Nichtleiter und Halbleiter

LÜCKENTEXT

Stromleitung in MetallenWas geschieht bei der Stromleitung in Metallen?

Bei der Stromleitung in einem Metall bewegen sich frei bewegliche E l e k t r o n e n vom Minuspol der Stromquelle weg in Richtung P l u s p o l .

Leitende FlüssigkeitenWarum leiten manche Flüssigkeiten den elektrischen Strom?

Flüssigkeiten können den elektrischen Strom leiten, wenn sie p o s i t i v e und negative I o n e n enthalten.

Elektrische NichtleiterWarum sind manche Körper Nichtleiter?

Körper können den elektrischen Strom dann nicht leiten, wenn sie weder frei bewegliche E l e k t r o n e n noch frei bewegliche Ionen enthalten.

HalbleiterstoffeWelche Eigenschaften zeigen Halbleiter?

Halbleiterstoffe leiten bei Zimmertemperatur den elektrischen Strom s c h l e c h t . Durch Wärmeenergie oder L i c h t werden einzelne Elektronen frei beweglich, und die L e i t f ä h i g k e i t wird besser. Auch die Zugabe von Atomen mit 5 o d e r 3 Außenelektronen verbessert die Leitfähigkeit.


RÄTSEL

Fehlende Wörter:Pluspol, Licht, Leitfähigkeit, positive, Elektronen, Elektronen, Ionen, 5 oder 3, schlecht.

ERGÄNZE DIE FEHLENDEN WÖRTER!


1 Metalle bestehen aus a) beweglichen positiven Metall-Ionen.b) frei beweglichen Metall-Ionen und

Elektronen.c) festsitzenden positiven Metall-Ionen und frei

beweglichen negativen Elektronen.

2 Ein Stück Draht wird an die beiden Pole einer Taschenlampenbatterie angeschlossen. Im Draht bewegen sich dann

a) Elektronen in Richtung Minuspol.b) positive Metall-Ionen in Richtung Minuspol.c) Elektronen in Richtung Pluspol der Batterie.

3 Eine Flüssigkeit, die den elektrischen Strom leiten kann, enthält

a) frei bewegliche Elektronen.b) positive und negative bewegliche Ionen.c) leicht bewegliche neutrale Atome.

4 Durch Zufuhr von Wärmeenergie werden in einem Halbleiterstoff

a) die frei beweglichen Elektronen vermindert.b) mehr Elektronen von den Atomen abgelöst.c) die Bindungen der äußeren Elektronen an die

Atome gefestigt.

RÄTSEL

1 fester Stoff mit sehr guter Isolierwirkung2 Elektronen bewegen sich im Stromkreis

vom _________ der Stromquelle weg in Richtung Pluspol.

3 Bezeichnung für eine leitfähige Flüssigkeit4 Eine Flüssigkeit leitet den elektrischen Strom,

wenn sie __________ und negative Ionen enthält.5 Energieform, die in einem Halbleiter Elektronen

freisetzen kann6 elektrisch geladenes Atom7 häufig verwendetes Leitermaterial8 Stoffgruppe mit frei beweglichen Elektronen

1 G L A S

2 M I N U S P O L

3 E L E K T R O L Y T

4 P O S I T I V E

5 L I C H T

6 I O N

7 K U P F E R

8 M E T A L L E

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines häufig verwendeten Halbleitermaterials.

1 Je mehr (weniger) frei bewegliche Elektronen ein Metall enthält, desto b e s s e r (s c h l e c h t e r ) leitet es den elektrischen Strom.

2 Je weniger (mehr) Ionen eine Flüssigkeit enthält, desto s c h l e c h t e r ( b e s s e r ) kann sie den elektrischen Strom leiten.

3 Je wärmer (kälter) ein Halbleiterstoff (z. B. Silicium) gemacht wird, desto b e s s e r ( s c h l e c h t e r ) leitet er den elektrischen Strom.

4 Je mehr (weniger) Fremdatome mit je 5 Außen-elektronen ein n-Halbleiter enthält, desto b e s s e r ( s c h l e c h t e r ) leitet er den elektrischen Strom.


36 Die elektrische Spannung (U)

LÜCKENTEXT

Bedingung für eine elektrische SpannungUnter welcher Bedingung herrscht eine elektrische Spannung?

Zwischen zwei Körpern herrscht eine elektrische Spannung, wenn sie v e r s c h i e d e n elektrisch geladen sind.

SpannungsquellenWelche Spannungsquellen werden häufig verwendet?

Häufig verwendete Spannungsquellen sind: M o n o zellen, Batterien, Akkumulatoren, S o l a r z e l l e n , Fahrrad-Lichtmaschinen und G e n e r a t o r e n in Kraftwerken.

Wirkungen der elektrischen SpannungWelche Wirkungen hat eine elektrische Spannung?

Eine elektrische Spannung zwischen zwei verschieden geladenen Körpern bewirkt a) eine gegenseitige A n z i e h u n g ,b) S t r o m f l u s s , wenn eine leitende Verbindung besteht, c) F u n k e n überschlag, wenn die Spannung sehr groß ist.

Maßeinheit für die elektrische SpannungWelche Maßeinheit gilt für die elektrische Spannung?

Die Maßeinheit der elektrischen Spannung ist 1 V o l t (1 V).

Messung der elektrischen SpannungWomit und wie misst man die elektrische Spannung?

Eine elektrische Spannung misst man mit einem V o l t m e t e r . Das Messgerät wird direkt mit den beiden P o l e n einer Spannungsquelle verbunden oder p a r a l l e l zum „Verbraucher“ geschaltet.


RÄTSEL

ÜBERLEGE GENAU!

Fehlende Wörter:Generatoren, 1 Volt, parallel, verschieden, Stromfluss, Polen, Mono-, Voltmeter, Funken-, Anziehung, Solarzellen.

Solarzelle 0,5 VZink-Braunstein-Zelle 1,5 VFahrrad-Generator 6 VAutobatterie 12 VHaushaltssteckdose 230 VStraßenbahn 500 VZündkerze 15 000 VÜberlandleitung bis 380 000 VBlitz einige Millionen V


1 Zwischen zwei gleichen Körpern herrscht eine elektrische Spannung, wenn

a) sie ungleich stark positiv geladen sind.b) ein Körper negativ und der andere positiv

geladen ist.c) sie gleich stark negativ geladen sind.

2 Je kleiner der elektrische Ladungsunterschied zwischen zwei Körpern ist, desto

a) größer ist die elektrische Spannung.b) kleiner ist die elektrische Spannung.

3 Eine Maßeinheit für die elektrische Spannung ist z. B.

a) 1 Volt (1 V).b) 1 Watt (1 W)c) 1 mV.

4 Wenn die Spannung gemessen werden soll, die an einer Glühlampe wirksam ist, dann muss das Voltmeter

a) parallel zurb) in Serie mit derc) hinter die Glühlampe geschaltet werden.

5 Welche Angaben stimmen?a) Ein Fahrrad-Generator liefert eine Spannung

von ca. 6 V.b) Zwischen den Buchsen einer Haushalts-

steckdose herrscht eine Spannung von ca. 320 V.

c) Blitze in der Natur entstehen bei Spannungen von einigen Millionen Volt.

RÄTSEL

1 Ein Elektron ist ___________ geladen.2 In einer leitenden Verbindung zwischen zwei

verschieden geladenen Körpern fließt elektrischer ____________.

3 Gerät zur Messung elektrischer Spannungen4 Ein Körper mit Elektronenmangel ist

______________ geladen.

1 N E G A T I V

2 S T R O M

3 V O L T M E T E R

4 P O S I T I V

Im umrahmten Teil ergibt sich eine Maßeinheit der elektrischen Spannung.

ÜBERLEGE GENAU!

1 Annahme: Die Leitungsdrähte haben praktisch keinen Widerstand. Welche Spannungen herrschen zwischen den einzelnen Messpunkten?

U zwischen 1 und 2: ca. 4 , 5 V

U zwischen 3 und 4: ca. 4 , 5 V

U zwischen 2 und 4: ca. 0 V

U zwischen 1 und 3: ca. 0 V

2 Welche Spannungswerte zeigen die einzelnen Voltmeter an?

a) Messbereich: 6 V b) Messbereich: 60 V

Das Messgerät zeigt bei

A: 1 V A: 1 5 V

B: 2 V B: 3 0 V

C: 4 , 5 V C: 4 5 V

D: 6 V D: 5 5 V

38 Galvanische Zellen und Batterien

LÜCKENTEXT

Entstehung der Spannung in einer VoltazelleWie entsteht eine elektrische Spannung in einer Volta-Zelle?

Von einer Zinkplatte gehen in einer Säure mehr positive I o n e n in Lösung als von einer Kupferplatte. Dadurch entsteht beim Zink ein stärkerer Elektronenü b e r s c h u s s als beim Kupfer, was eine Spannung von ca. 1 V verursacht.

Handelsformen von galvanischen ZellenWelche Handelsformen gibt es von galvanischen Zellen?

Bekannte Handelsformen von galvanischen Zellen sind: Z i n k -Braunstein-Zellen (1,5 V),A l k a l i -Mangan-Zellen (1,5 V), Lithium-Zellen (3 V), Z i n k -Silberoxid-Zellen (1,5 V).

Aufbau von BatterienWie sind Batterien aufgebaut?

Batterien bestehen aus einzelnen Z e l l e n , deren ungleichnamige P o l e miteinander verbunden sind.

Aufladen und Entladen von BleiakkumulatorenWas geschieht beim Auf- und Entladen eines Bleiakkumulators?

Beim Aufladen eines Blei-Akkumulators entstehen eine Platte mit B l e i dioxid und eine reine B l e i platte. Die Spannung beträgt dann ca. 2 V .Beim Entladen verschwinden die U n t e r s c h i e d e zwischen den Platten wieder.


RÄTSEL

ERGÄNZE DIE FEHLENDEN ANGABEN!

Fehlende Wörter:Alkali, Unterschiede, Ionen, Pole, 2 V, 1 V, Zellen, Blei-, Blei-, Zink, Zink, -überschuss.

Aufbau einer Zink-Braunstein-Zelle („Trockenelement“) und einer Alkali-Mangan-Zelle (rechts)


1 Eine Volta-Zelle kann bestehen aus verdünnter Schwefelsäure und

a) einem großen und einem kleinen Kupferstreifen.

b) einem Zink- und einem Kupferstreifen.c) zwei Zinkstreifen.

2 In einer Volta-Zelle lösen sich die Metallstreifen verschieden schnell in der Schwefelsäure auf. Dabei bleiben

a) im Zinkstreifen mehr Elektronen als im Kupferstreifen zurück.

b) im Kupferstreifen mehr Elektronen als im Zinkstreifen zurück.

3 Eine Zink-Braunstein-Zelle besteht neben dem Zinkbecher noch aus

a) Braunstein + Kohlestab.b) Salmiaklösung + Eindickungsmittel.c) Braunstein + Kohlestab + Salmiakpaste.

4 Zwischen Kohlestab und Zinkbecher der Zink-Braunstein-Zelle besteht eine elektrische Spannung von ca.

a) 1,2 V.b) 1,5 V.c) 2 V.

5 Wenn man 4 Zink-Braunstein-Zellen in Serie (+ - + - + - + -) schaltet, erhält man eine Gesamtspannung von

a) 4 V.b) 6 V.c) 8 V.

6 Die Bleiakkumulatoren-Batterie eines Autos liefert meist etwa 12 V. Sie muss daher aus

a) 12 Zellen in Parallelschaltungb) 6 Zellen in Serienschaltungc) 6 Zellen in Parallelschaltung bestehen.

RÄTSEL

1 Ein einzelnes galvanisches Element bezeichnet man auch als galvanische ________.

2 Eine Zink-Braunstein-Zelle enthält u. a. eine _______________paste.

3 Der Zinkbecher eines „Trockenelementes“ bildet den _________pol.

4 Elektrolyt in einer Alkali-Mangan-Zelle

1 Z E L L E

2 S A L M I A K

3 M I N U S

4 K A L I L A U G E

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines häufig verwendeten Elektrodenmaterials in galvanischen Zellen.

ERGÄNZE DIE FEHLENDEN ANGABEN!

1 Bezeichne die einzelnen Teile einer Zink-Braunstein-Zelle richtig!

Zinkbecher ( 2 )

Kohlestab ( 1 )

Braunstein +Salmiakpaste ( 3 )

Verschlussmasse aus Bitumen ( 4 )

2 Bestimme die Gesamtspannung bei den zusammengeschalteten Batterien!

a) b)

Gesamtspannung: 9 V Gesamtspannung: 4 , 5 V

40 Solar-, Thermo- und Piezoelektrizität

LÜCKENTEXT

Wirkungsweise einer SolarzelleWie wirkt eine Solarzelle?

Solarzellen bestehen aus einer n- und einer p-Halbleiterschicht. Durch Lichtstrahlen werden in der Berührungszone E l e k t r o n e n von Silicium-Atomen a b g e l ö s t . Durch eine u n g l e i c h e Verteilung der freigewordenen Elektronen kommt es zu einer S p a n n u n g zwischen der n- und der p-Halbleiterschicht.

Wirkungsweise eines ThermoelementesWie wirkt ein Thermoelement?

Ein Thermoelement besteht aus zwei v e r s c h i e d e n e n Metallen. Beim Erhitzen der Berührungsstelle treten E l e k t r o n e n vom besseren Leiter zum s c h l e c h t e r e n Leiter über, wodurch eine elektrische Spannung zwischen ihnen entsteht.

Spannungserzeugung durch DruckWie kann eine Spannung durch Druck erzeugt werden?

In manchen Kristallen (Q u a r z , Seignettesalz, ...) werden durch Druck positive und negative Ionen so v e r s c h o b e n , dass zwischen ihnen eine elektrische Spannung auftritt.


RÄTSEL

TEXTPAARE

Fehlende Wörter:schlechteren, Quarz, Elektronen, verschiedenen, verschoben, abgelöst, Elektronen, Spannung, ungleiche.

Ablösung von Elektronen in der Grenzschicht einer Solarzelle und ihre Verschiebung in Richtung n-Halbleiter.

Im Kupfer lassen sich durch Wärme Elektronen leichter ablösen. Sie wandern zum Konstantan und laden es negativ auf.

Überlegungen zur Entstehung einer elektrischen Spannung beim Zusammendrücken eines Quarzkristalls.


1 In Solarzellena) wird Licht durch elektrische Spannung

erzeugt.b) entsteht durch Licht eine Spannung von

ca. 0,5 V.c) werden Elektronen durch Licht aus ihrer

Bindung an Atome gelöst.

2 Solarzellen werden zurzeit z. B. verwendeta) zur Aufladung von kleineren Akkumulatoren.b) zur Stromversorgung von abgelegenen

Schutzhüttenc) zum Antrieb von Werkzeugmaschinen.

3 Thermoelemente werden verwendet beia) Feuerzeugen.b) Sicherungen für Gasbrenner.c) manchen Thermometern.

4 Ein so genannter Piezokristall erzeugt eine elektrische Spannung, wenn

a) er erhitzt wird.b) er beleuchtet wird.c) Druck auf ihn ausgeübt wird.

5 Piezokristalle werden verwendet ina) Kristallmikrofonen.b) elektronischen Feuerzeugen.c) Sicherungen für Gasbrenner.

RÄTSEL1 Beim Erhitzen der Berührungsstelle von zwei

verschiedenen Metallen kann ein _________ unterschied entstehen.

2 Wenn eine elektrische Spannung durch Zufuhr von Wärmeenergie entsteht, spricht man von _________elektrizität.

3 Mineral, dessen Kristalle zur Erzeugung von Piezoelektrizität verwendet werden können

4 Bei der Erzeugung von Solarzellen wird meist _________ verwendet.

5 Durch einen Schlag auf einen Seignettesalz_________ kann eine elektrische Spannung erzeugt werden.

1 L A D U N G S

2 T H E R M O

3 Q U A R Z

4 S I L I C I U M

5 K R I S T A L L

Im umrahmten Teil ergibt sich die Voraussetzung für die Entstehung von Piezoelektrizität.

TEXTPAAREVerbinde die zusammenpassenden Texte durch Striche!

Erhitzung der Berührungsstelle von zwei verschiedenen Metallen

Erzeugung von Piezoelektrizität

Beispiele für die Anwendung der Piezoelektrizität

Beispiel für die Anwendung eines Thermoelementes

Eigenschaft einer Solarzelle

Sicherung bei Gasbrennern

Spannungserzeugung bei einem Thermoelement

elektrische Spannung bei Beleuchtung

z. B. Druck auf einen Quarzkristall

elektronisches Feuerzeug, Kristallmikrofon10

9

8

7

61

2

3

4

5

42 Stromrichtung / Stromarten / Stromstärke (I)

LÜCKENTEXT

StromrichtungenWelche „Stromrichtungen“ unterscheidet man?

Die Elektronenstromrichtung gibt die Bewegungsrichtung der negativ geladenen Elektronen vom M i n u s p o l zum P l u s p o l einer Stromquelle an. Die technische Stromrichtung ist eine willkürlich festgelegte Stromrichtung vom P l u s p o l zum M i n u s p o l .

Gleichstrom und WechselstromWodurch unterscheiden sich Gleich- und Wechselstrom?

Beim Gleichstrom wandern die Elektronen nur in eine R i c h t u n g .Beim Wechselstrom s c h w i n g e n die Elektronen hin und her, weil die Pole der Stromquelle dauernd w e c h s e l n .

StromstärkeWas versteht man unter Stromstärke?

Unter Stromstärke versteht man die Elektronenmenge, die pro S e k u n d e durch den Q u e r s c h n i t t eines Leiters fließt.

Maßeinheit der StromstärkeWelche Maßeinheit verwendet man für die Stromstärke?

Die Maßeinheit der Stromstärke ist 1 A m p e r e (1 A).(Ein Strom mit 1 A Stromstärke kann z.B. durch Zerlegung des Wassers pro Minute 10,5 cm3 Knallgas erzeugen.)

Messung der StromstärkeWie misst man die Stromstärke?

Bei der Messung der Stromstärke müssen ein A m p e r e m e t e r und das Elektrogerät h i n t e r e i n a n d e r in den Stromkreis geschaltet werden.


RÄTSEL

VON STROMSTÄRKEN!

Fehlende Wörter:Querschnitt, Amperemeter, Richtung, wechseln, Minuspol, schwingen, Ampere, Pluspol, Sekunde, Pluspol, hintereinander, Minuspol.

ÜBE DAS UMRECHNEN


1 Die Richtung von negativen Pol zum positiven Pol der Stromquelle ist

a) die technische Stromrichtung.b) die Elektronenstromrichtung.c) die Bewegungsrichtung der negativen

elektrischen Ladungen.

2 Um Gleichstrom handelt es sich, wenna) die Elektronen vorwiegend eine

Bewegungsrichtung haben.b) der Elektronenstrom immer gleich stark ist.c) sich die Elektronen gleich schnell bewegen.

3 Die Stromstärke 30 mA kann man auch so ausdrücken:

a) 0,3 A.b) 0,03 A.c) 30 000 µA.

4 Bei der Messung der Stromstärke in einer Glühlampe schaltet man das Amperemeter

a) in Serie mit der Lampe.b) parallel zur Lampe.c) immer nur hinter die Lampe.

RÄTSEL

1 Ursache für das Fließen des elektrischen Stromes.2 Pol einer Stromquelle mit Elektronenüberschuss3 Pol einer Stromquelle mit Elektronenmangel4 Strom, bei dem die Elektronen hin- und herschwingen5 Bezeichnung für die Ladungsmenge, die pro

Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters fließt6 Strom, bei dem die Elektronen immer in der

gleichen Richtung fließen

1 S P A N N U N G

2 M I N U S P O L

3 P L U S P O L

4 W E C H S E L S T R O M

5 S T R O M S T Ä R K E

6 G L E I C H S T R O M

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines französischen Physikers.

VON STROMSTÄRKEN!

a) 1 A = 1 0 0 0 mA

b) 7 A = 7 0 0 0 mA c) 0,1 A = 1 0 0 mA

d) 0,01 A = 1 0 mA

e) 0,003 A = 3 mA

f) 0,07 A = 7 0 mA

g) 1 mA = 0 , 0 0 1 Ah) 20 mA = 0 , 0 2 Ai) 0,1 mA = 0 , 0 0 0 1 Aj) 25 mA = 0 , 0 2 5 Ak) 4 000 mA = 4 Al) 1 000 µA = 1 mA

a) Messbereich: 6 A b) Messbereich: 60 mA

Das Messgerät zeigt bei der Zeigerstellung

A: 0 , 4 A A: 8 mA

B: 1 , 4 A B: 2 0 mA

C: 2 , 8 A C: 2 6 mA

D: 4 , 2 A D: 4 2 mA

E: 5 , 6 A E: 5 4 mA

ÜBE DAS UMRECHNEN

VON AMPEREMETERN!ÜBE DAS ABLESEN

44 Der elektrische Widerstand (R)

LÜCKENTEXT

Abhängigkeit des elektrischen WiderstandesWovon hängt der Widerstand eines Leitungsdrahtes ab?

Der Widerstand eines Leitungsdrahtes ist umso größer, je l ä n g e r er ist und je k l e i n e r sein Querschnitt ist. Außerdem hängt der Widerstand sehr vom M a t e r i a l ab.

Maßeinheit des elektrischen WiderstandesWelche Maßeinheit gilt für den elektrischen Widerstand?

Die Maßeinheit des elektrischen Widerstandes ist 1 O h m (1 Ω). Ein Leiter hat den Widerstand 1 Ohm, wenn bei einer Spannung von 1 V eine Stromstärke von 1 A fließt.

Geräte zur Regelung des WiderstandesMit welchen Geräten kann man den elektrischen Widerstand verändern oder genau festlegen?

Zur Festlegung von Widerstandswerten verwendet man F e s t w i d e r s t ä n d e und R e g e l widerstände.

Schaltung von WiderständenWie können z. B. Festwiderstände zusammengeschaltet sein und wie ändern sich dadurch Widerstand und Stromstärke?

Festwiderstände können i n S e r i e (= hintereinander) oder p a r a l l e l geschaltet werden.Bei der Serienschaltung wird der W i d e r s t a n d größer und die Stromstärke k l e i n e r .Bei der Parallelschaltung wird der Widerstand k l e i n e r und die S t r o m s t ä r k e größer.


RÄTSEL


Fehlende Wörter:1 Ohm, in Serie, Stromstärke, länger, Festwiderstände, parallel, kleiner, Widerstand, kleiner, Material, kleiner, Regel-.

Widerstand einiger ElektrogeräteHeizstrahler 2 000 W ca. 25 ΩBügeleisen 1 000 W ca. 50 ΩGlühlampe 100 W ca. 500 ΩNähmaschine 85 W ca. 600 ΩRasierapparat 10 W ca. 5 000 Ω


1 Von zwei Leitungsdrähten hat derjenige den größeren Widerstand, in dem bei der gleichen Spannung die Stromstärke

a) größer ist.b) kleiner ist.

2 Jeder Draht setzt dem elektrischen Strom einen Widerstand entgegen, weil

a) die Elektronen sehr träge sind.b) Zusammenstöße zwischen Metall-Ionen

und Elektronen erfolgen.c) die Zahl der frei beweglichen Elektronen

begrenzt ist.

3 Je kleiner der Querschnitt eines 1 m langen Kupferdrahtes ist, desto

a) kleinerb) größer ist sein elektrischer Widerstand.

4 Die Maßeinheit für den elektrischen Widerstand eines Leiters ist

a) 1 Volt (V).b) 1 Ohm (Ý).c) 1 Ampere (A).

5 Welche Umrechnung ist richtig?a) 3 kÝ = 300 Ý.b) 0,2 MÝ = 200 kÝ.c) 100 Ý = 0,1 kÝ.

RÄTSEL

1 Der elektrische Widerstand eines Drahtes hängt u. a. vom __________ ab.

2 Maßeinheit der Stromstärke: 1 _________3 Der Widerstand eines Drahtes hängt u. a. von

seiner ____________ ab:4 Name eines bekannten Widerstandsmaterials5 Maßeinheit der Spannung: 1 ________6 Maßeinheit des Widerstandes: 1 _______7 Der Widerstand eines Eisendrahtes hängt u. a.

von seiner ________ ab.

1 M A T E R I A L

2 A M P E R E

3 L Ä N G E

4 K O N S T A N T A N

5 V O L T

6 O H M


Im umrahmten Teil ergibt sich ein Vielfaches der Maßeinheit des Widerstandes.


1 Welches der dargestellten Drahtstücke hat den kleineren elektrischen Widerstand? Kreuze die richtige Lösung an!

Der Widerstand bei 1 ist kleiner wegena) der geringeren Länge. b) des größeren Querschnittes. c) der größeren Leitfähigkeit des Materials. d) der niedrigeren Temperatur.

2 Berechne den elektrischen Widerstand von verschiedenen Kupferdrähten!

Länge Querschnitt Widerstanda) 1 m 1 mm² 0,017 Ωb) 2 m 1 mm² 0 , 0 3 4 Ω

c) 1 m ½ mm² 0 , 0 3 4 Ω

d) 10 m 1 mm² 0 , 1 7 Ω

e) 10 m 10 mm² 0 , 0 1 7 Ω

f) 100 km 1 mm² 1 , 7 0 0 kΩ

g) 100 km 2 mm² 0 , 8 5 0 kΩ

h) 1 000 km 4 mm² 4 , 2 5 0 kΩ

46

Das ohmsche GesetzWie lautet die Formel für das ohmsche Gesetz?

Stromstärke = S p a n n u n g durch W i d e r s t a n d

I = U : R

1 In einem Stromkreis ist die Stromstärke größer geworden. Mögliche Ursachen sind

a) Vergrößerung des Widerstandes.b) Verkleinerung des Widerstandes.c) Vergrößerung der Spannung.d) Verkleinerung der Spannung.

2 Die auf eine Glühlampe wirkende Spannung wird von 4,5 V auf 6 V erhöht. Dadurch wird im Glühfaden die Stromstärke

a) nicht verändert.b) größer.c) geringer.

RECHNE UND ZEICHNE!

AUSWAHLANTWORTEN

RÄTSEL

1 S P A N N U N G


3 W I D E R S T A N D

1 Ursache der gerichteten Bewegung von Elektronen

2 Bezeichnung für die Ladungsmenge, die pro Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters fließt

3 Bezeichnung für den Quotienten aus U und I

Das ohmsche Gesetz

3 Ein Leitungsdraht hat einen Widerstand von 100 Ý. Bei einer Spannung von 4,5 V beträgt die Stromstärke

a) 450 A.b) 0,45 A.c) 0,045 A.

4 Durch einen Festwiderstand mit 1 kΩ Widerstand fließt ein Strom mit 2 A Stromstärke. Die wirkende Spannung beträgt daher

a) 2 000 V.b) 200 V.c) 20 V.

5 Eine Glühlampe lässt bei einer Spannung von 230 V einen Strom mit 0,23 A fließen. Der Widerstand das Glühfadens beträgt daher

a) 10 Ω.b) 100 Ω.c) 1 000 Ω.

Im umrahmten Teil ergeben sich die Zeichen für Spannung, Widerstand und Stromstärke.

LÜCKENTEXT

(Multiple-Choice-Aufgaben)

Fehlende Wörter:Widerstand, Spannung

Merkhilfe zum ohmschen Gesetz und seinen Umkehrungen. (Wenn du den Buchstaben für die gesuchte Größe ab-deckst, bleibt die Formel für die Berech-nung aus den beiden anderen übrig.)

U = R·I

R =

I = IU

RU

U R·I

47RECHNE UND ZEICHNE!

1 Versuche zum ohmschen Gesetz: In der dargestellten Schaltung wurde die

Spannung stufenweise erhöht.

Es ergaben sich folgende Werte:

a) Berechne in allen Fällen den Wert des Quotienten U : I !

U I U : I

2 V 0,1 A 2 04 V 0,2 A 2 06 V 0,3 A 2 08 V 0,4 A 2 010 V 0,5 A 2 0

b) Zeichne eine Schaulinie zu den gegebenen Werten!

2 Übe die Anwendung des ohmschen Gesetzes in seinen drei Formen!

Spannung Widerstand Stromstärke

a) 1 V 1 Ý 1 Ab) 10 V 10 Ý 1 Ac) 100 V 5 0 Ý 2 A

d) 1 V 0 , 5 Ý 2 A

e) 5 V 5 Ý 1 A

f) 2 0 V 20 Ý 1 A

g) 1 0 0 V 100 Ý 1 A

h) 2 0 0 0 V 1 000 Ý 2 A

3 Welche Werte (Widerstand und Stromstärke) sind bei den einzelnen Anschlüssen des Kurbelwiderstandes zu erwarten?

Kontakt- Spannung Widerstand Stromstärkeknopf

1 6 V 1 0 Ý 0 , 6 A2 6 V 2 0 Ý 0 , 3 A3 6 V 3 0 Ý 0 , 2 A4 6 V 4 0 Ý 0 , 1 5 A5 6 V 5 0 Ý 0 , 1 2 A6 6 V 6 0 Ý 0 , 1 A7 6 V 7 0 Ý 0 , 0 8 6 A8 6 V 8 0 Ý 0 , 0 7 5 A9 6 V 9 0 Ý 0 , 0 6 7 A10 6 V 1 0 0 Ý 0 , 0 6 A

4 Du greifst die Pole verschiedener Stromquellen mit der rechten und mit der linken Hand gleichzeitig an. Wie groß ist jeweils die Stromstärke in deinem Körper, wenn der elektrische Widerstand etwa 1 000 Ý beträgt?

Spannung der Quotient StromstärkeStromquelle aus U und Ra) Beispiel: 2 V 2 V : 1 000 Ý 0,002 A

b) Monozelle: 1,5 V 1 ,5 V:1000 Ý 0,0015Ac) Batterie: 4,5 V 4,5 V:1000 Ý 0,0045Ad) Batterie: 9 V 9 V:1000 Ý 0,009Ae) Auto-Akku: 12 V 12 V:1000 Ý 0,012Af) Steckdose: 230 V 230 V:1000 Ý 0,23A(Lebensgefahr!)

48 Die elektrische Leistung (P)

LÜCKENTEXT

Berechnung der elektrischen LeistungWie berechnet man die elektrische Leistung?

Stromleistung = S t r o m s t ä r k e mal S p a n n u n g P = I • UWie heißt die Maßeinheit der elektrischen und jeder anderen Leistung?

Die Maßeinheit der Leistung ist allgemein 1 W a t t (1 W) = 1 J/s.

)

Berechnung der elektrischen ArbeitWie berechnet man die elektrische Arbeit?

Elektrische Arbeit = L e i s t u n g mal Z e i t W = P • toder: W = U • I • t

Maßeinheiten für die elektrische ArbeitIn welchen Maßeinheiten wird die elektrische und jede andere physikalische Arbeit angegeben?

Maßeinheiten der Arbeit sind:1 W a t t s e k u n d e (1 Ws) = 1 J und1 K i l o w a t t s t u n d e (1 kWh) = 3 600 000 Ws = 3,6 MJ

Messung der elektrischen ArbeitWie wird die elektrische Arbeit gemessen und wie werden die Stromkosten berechnet?

Die elektrische Arbeit wird mithilfe eines „Stromzählers“ in k W h gemessen. Die Stromkosten ergeben sich aus dem Preis für 1 kWh m a l der Anzahl der „verbrauchten“ kWh.

Einige Leistungswerte:

Fahrradlämpchen: 3 W = 6 V · 0,5 A

Glühlampe: 100 W = 230 V · 0,43 A

Tauchsieder: 1 000 W = 230 V · 4,35 A

Bügeleisen: 1 800 W = 230 V · 7,8 A

Geschirrspüler: 2 300 W = 230 V · 10 A

E-Herd: bei 8 000 W = 230 V · 34,8 A


RÄTSEL

Fehlende Wörter:Leistung, Kilowattstunde, mal, Watt, Wattsekunde, kWh, Spannung, Zeit, Stromstärke.

ÜBE!

1 kWh reicht für ...2 - 3 Tage Speisen kühlen1 - 3 Tage Radio hören5 - 7 Stunden fernsehen1 - 3 Stunden bügelnca. 1/2 Stunde Geschirr spülen(ein vollständiger Spülgang)

LÜCKENTEXTDie elektrische Arbeit (W)


1 Die richtige Formel für die elektrische Leistung ist

a) P = U • I.b) L = U • I.c) P = U : I.

2 In welchem Fall wurde richtig umgerechnet?a) 2 kW = 200 W.b) 0,4 MW = 400 000 Wc) 1 W = 0,1 kW.

3 Die Arbeit des elektrischen Stromes ist umso größer, je größer

a) die Spannung ist.b) die Stromstärke ist.c) der Widerstand ist.d) die Zeit ist.

4 Ein elektrisches Heizgerät (230 V, 5 A) ist 2 Stunden lang eingeschaltet. Die Arbeit beträgt daher

a) 2 300 Wh.b) 3 200 Wh.c) 2,3 kWh.

RÄTSEL

1 Zeichen für Arbeit2 Ohne ___________ fließt kein elektrischer Strom.3 Das Produkt P mal t ergibt die

elektrische ____________.4 Das Produkt U mal I ergibt die

elektrische _____________.5 Die elektrische Arbeit ist von Spannung, Zeit

und ___________ abhängig.6 Bedeutung des Zeichens „R“7 Beispiel für eine Maßeinheit der Leistung8 Eine Kilowatt_________ ist eine Maßeinheit für

die elektrische Arbeit.9 Elektrische Arbeit ist __________umwandlung.10 Statt „1 Watt“ kann man auch „1 Joule

pro ___________“ sagen.11 Die elektrische Arbeit hängt von U, I

und ___________ ab.

1 W

2 S P A N N U N G

3 A R B E I T

4 L E I S T U N G


6 W I D E R S T A N D

7 K I L O W A T T

8 S T U N D E

9 E N E R G I E

10 S E K U N D E

11 Z E I T

Im umrahmten Teil ergibt sich eine Maßeinheit für die elektrische Arbeit.

1 das Umrechnen von Leistungsangaben!

a) 1 kW = 1 0 0 0 W e) 300 W = 0 , 3 kW

b) 10 kW = 1 0 0 0 0 W f) 2 000 W = 2 kW

c) 3 MW = 3 0 0 0 kW g) 700 kW = 0,7 MW

d) 10 MW = 1 0 0 0 0 kW h) 1 000 kW = 1 MW

2 die Anwendung der Formel P = U • I !

Elektrogerät U I P

a) Glühlampe 230 V 0,5 A 1 1 5 W

b) Bügeleisen 230 V 4 A 9 2 0 W

c) Elektromotor 230 V 1 , 5 A 345 W

d) Heizstrahler 230 V 4 A 920 W

e) Radio 230 V 0 , 2 5 A 57, 5 W

f) Fernsehgerät 230 V 0 , 6 A 138 W

ÜBE!

50 Elektrische Energie - Wärme und Licht

LÜCKENTEXT

Ursache für die Erwärmung von Leitern bei StromflussWieso erwärmt sich ein Metalldraht bei Stromfluss?

Wandernde E l e k t r o n e n regen die Teilchen des Metalles durch Zusammenstöße zu stärkeren S c h w i n g u n g e n an.

Elektrogeräte zur WärmegewinnungMit welchen Geräten wird im Haushalt die Elektrowärme genutzt?Elektrische Kleingeräte (z. B. Kaffeemaschinen, B ü g e l e i s e n , Haartrockner, Lötkolben, Tauchsieder), Elektroherde , Warmwasserbereiter (z. B. Warmwasserspeicher), elektrische Raumheizgeräte, Heizungen in Wasch- und G e s c h i r r spülmaschinen.

Entstehung von Licht bei StromflussWie kann man die Entstehung von Licht bei Stromfluss erklären?

Wandernde Elektronen stoßen Elektronen in einer A t o m h ü l l e auf eine h ö h e r e Bahn (= Energieerhöhung). Beim Zurückfallen auf die ursprüngliche Bahn geben sie E n e r g i e in Form von Licht ab.

Wirkungsweise einer GlühlampeWie funktioniert eine Glühlampe?

In einer Glühlampe wird ein doppelt gewendelter W o l f r a m draht mit ca. 0,01 mm Durchmesser durch den elektrischen Strom auf etwa + 2 5 0 0 °C erhitzt.

Wirkungsweise einer LeuchtstoffröhreWie funktioniert eine Leuchtstoffröhre?

In Leuchtstoffröhren entsteht U V - S t r a h l u n g durch Zusammenstöße von Elektronen mit Q u e c k s i l b e r -Atomen. Der Leuchtstoff an der Innenseite der Glasröhre wandelt UV-Licht in s i c h t b a r e s Licht um.


RÄTSEL 1

Fehlende Wörter:Quecksilber-, Atomhülle, Wolfram-, +2 500, sichtbares, UV-Strahlung, Energie, höhere, Geschirr-, Bügeleisen, Elektronen, Schwingungen.

RÄTSEL 2


Nachweis der Erwärmung eines Drahtes durch den elektrischen Strom.


1 Jeder Draht wird bei Stromfluss mehr oder weniger warm, weil

a) die wandernden Elektronen die Metall- Ionen in heftigere Schwingungen versetzen.

b) elektrischer Strom warm ist.c) die Metall-Ionen dabei heiß werden.

2 Heizdrähte in elektrischen Heizgeräten bestehen meist aus

a) Kupfer.b) Konstantan.c) Eisen.

RÄTSEL 1

1 Wandernde Elektronen regen Teilchen in einem Metall zu stärkeren ___________ an.

2 Apparat zur Warmwasserbereitung3 Im Bügeleisen gibt es einen

Temperatur____________.4 Der __________ in elektrischen Heizgeräten

besteht oft aus Konstantan.

1 S C H W I N G U N G E N

2 B O I L E R

3 R E G L E R

4 H E I Z D R A H T

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name für ein Elektrogerät im Haushalt, das Wärmeenergie für Kochzwecke erzeugt.

RÄTSEL 2

1 Eine Glühlampe wandelt einen kleinen Teil der elektrischen Energie in _________energie um.

2 Der Wirkungs________ einer Glühlampe liegt bei 5 %.

3 In manchen röhrenförmigen Lampen wird UV-Licht durch einen _____________ in sichtbares Licht umgewandelt.

4 In Projektoren werden oft ________lampen verwendet.5 Metall für Glühfäden

1 L I C H T

2 G R A D

3 L E U C H T S T O F F

4 H A L O G E N

5 W O L F R A M

Im umrahmten Teil ergibt sich die Abkürzung für „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”.

1 Je weniger (mehr) elektrische Energie durch eine Lampe in Lichtenergie umgewandelt wird, desto s c h l e c h t e r (b e s s e r ) ist ihr Wirkungsgrad.

2 Wenn ultraviolettes Licht auf den Leuchtstoff einer Leuchtstoffröhre trifft, wird das u n s i c h t b a r e UV-Licht in s i c h t b a r e s Licht umgewandelt.


3 In einer Leuchtstoffröhre entsteht sichtbares Licht durch

a) Umwandlung von UV-Licht im Leuchtstoff.b) Zusammenstöße von Elektronen mit

Quecksilber-Atomen.c) Zusammenstöße von Elektronen mit den

Atomen des Leuchtstoffes.

4 Der Wirkungsgrad einer Leuchtstoffröhrea) ist geringer als der einer Glühlampe.b) beträgt etwa 20 - 40 %.c) ist höher als der einer Glühlampe.

52 Elektrischer Strom als Gefahrenquelle

LÜCKENTEXT

Gefahren des elektrischen StromesWelche Gefahren drohen durch den elektrischen Strom?

a) Ein elektrischer Strom, der über das Herz fließt, kann ab einer Stromstärke von 4 0 – 5 0 m A tödlich sein.

b) Ströme mit ca. 3 A und mehr rufen V e r b r e n n u n g e n am menschlichen Körper hervor.

c) Ströme mit hoher Stromstärke können Leitungsdrähte e r h i t z e n und Brandgefahr verursachen.

SchutzmaßnahmenWelche Maßnahmen und Geräte schützen vor einer Gefährdung durch den elektrischen Strom?

a) I s o l i e r u n g von Kabeln und Geräten.b) S c h m e l z sicherungen und magnetische Leitungs-

Schutzschalter schützen vor zu hoher Stromstärke und Brandgefahr.

c) Schutzerdung und Fehlerstrom-Schutzschalter schützen vor dem gefährlichen Körper- oder G e h ä u s e s c h l u s s .

d) T r a n s f o r m a t o r e n zur Erzeugung von Kleinspannungen machen den Haushaltsstrom (2 3 0 V ) für Kinderspielzeug (ca. 20 V) und z. B. zur Aufladung der Akkumulatoren für M o b i l t e l e f o n e sowie Camcorder und Digitalkameras geeignet.


RÄTSEL

Fehlende Wörter:Gehäuseschluss, Schmelz-, 230 V, Verbrennungen, 40–50 mA, Mobiltelefone, Isolierung, Transformatoren, erhitzen.


1 Wenn elektrischer Strom über das Herz eines Menschen fließt, dann ist schon eine Stromstärke von ca.

a) 1 mAb) 10 mAc) 50 mA lebensgefährlich.

2 Eine lebensgefährliche Stromstärke wird im menschlichen Körper durch eine Spannung von ca.

a) 1 Vb) 10 Vc) 50 V erzeugt.

3 Wenn in einem Stromkreis fast kein Widerstand herrscht, spricht man von

a) Kurzschluss.b) Vollschluss.c) Leichtschluss.

4 Je mehr Geräte parallel in einen Stromkreis geschaltet werden, desto geringer wird

a) der Widerstandb) die Stromstärkec) die Spannung im Stromkreis.

5 Das Drähtchen in der Patrone einer Schmelzsicherung mit einem roten Kennplättchen „brennt durch“, wenn

a) der Widerstand über 10 Ohmb) die Stromstärke über 10 Ac) die Spannung über 10 V steigt.

6 Wenn wegen einer schadhaften Isolation z. B. ein Strom führender Kupferdraht mit dem

Blechgehäuse eines Elektrogerätes in Berührung kommt, spricht man von

a) Körperschluss (oder Gehäuseschluss).b) Stromschluss.

RÄTSEL

1 Gerät, das den elektrischen Strom bei zu großer Stromstärke unterbricht

2 Bezeichnung für den Spannung führenden Leiter in einem Stromnetz

3 Die Gefahr für den menschlichen Körper beginnt bei einer ___________ von ca. 50 mA.

4 Situation, die durch den gleichzeitigen Betrieb von großen oder vielen Geräten in Parallelschaltung entstehen kann

5 Durch Kurzschluss kann es zu einer ___________ von Leitungsdrähten kommen.

6 Prüfzeichen des Österreichischen Verbandes für Elektrotechnik

7 Wenn der Widerstand in einem Stromkreis sehr klein ist, spricht man von _______________.

8 Wenn ein blanker Strom führender Draht mit dem Blechgehäuse eines Gerätes in Berührung kommt, spricht man von __________oder Körperschluss.

9 Material, das oft als Berührungsschutz für Stromleitungen dient10 Vor der Gefahr eines Körper- oder Gehäuseschlusses schützt u. a. eine gute _____________.

1 S I C H E R U N G

2 P H A S E N L E I T E R


4 Ü B E R L A S T U N G

5 E R H I T Z U N G

6 Ö V E

7 K U R Z S C H L U S S

8 G E H Ä U S E S C H L U S S

9 K U N S T S T O F F

10 E R D U N G

Im umrahmten Teil ergibt sich die allgemeine Bezeichnung für die schützende Ummantelung eines Leitungsdrahtes.

54 Brennstoffe

LÜCKENTEXT

Heizstoffe für RaumheizungWelche Heizstoffe werden für die Raumheizung verwendet?

Zur Beheizung von Wohnräumen gibt es folgende Brennstoffe: H o l z , Kohle und Koks, Heizöl, Erdgas und F l ü s s i g gas.

Entstehung der hohen Temperatur in einer FlammeWieso ist eine Flamme heiß?

Wenn sich z. B. Erdgas- und S a u e r s t o f f teilchen aufgrund ihrer chemischen Energie vereinigen, entstehen neu zusammengesetzte Teilchen mit hoher B e w e g u n g s energie. Das bedeutet eine hohe T e m p e r a t u r .

Heizwert und BrennwertWas versteht man unter Heizwert und Brennwert?

Heizwert = die E n e r g i e in MJ, die 1 k g eines Brennstoffes beim Verbrennen abgibt.

Brennwert = Heizwert + K o n d e n s a t i o n s wärme.

Nennwärme-LeistungWas versteht man unter Nennwärme-Leistung?

Die Nennwärme-Leistung gibt die höchste nutzbare W ä r m e energie an, die ein Heizgerät pro Z e i t e i n h e i t (1 s, 1 h) abgeben kann.


RÄTSEL

Fehlende Wörter:Kondensations-, Holz, Zeiteinheit, Temperatur, Flüssig-, Sauerstoff-, 1 kg, Wärme-, Energie, Bewegungs-.


Die VerbrennungswärmeLÜCKENTEXT

Diese Energiequellen nutzen die Österreicher/innen zur Beheizung von ca. 3 Millionen Haushalten.

Brennstoff Heizwert BrennwertWasserstoff 120 MJ/kg 142 MJ/kgErdgas 45,4 MJ/kg 50 MJ/kgPropangas 46 MJ/kg 50 MJ/kgHeizöl 42,6 MJ/kg 45,6 MJ/kgBenzin 42,5 MJ/kg 45,1 MJ/kgSteinkohle 30 MJ/kg 33 MJ/kgKoks 23 - 28 MJ/kg 28 - 31 MJ/kgHolz 15 - 17 MJ/kg 16 - 18 MJ/kg


1 Derzeit wird in Österreich am häufigstena) Erdgas und Heizölb) Kohlec) Holz zur Beheizung von Wohnungen genutzt.

2 Ein kühles Glas „läuft“ an, wenn man es kurz über eine Erdgasflamme hält. Das beweist, dass bei der Verbrennung von Erdgas

a) Flüssiggasb) Kohlenstoffdioxidc) Wasserdampf entsteht.

3 Kohle, Erdöl und Erdgas bezeichnet man alsa) aktiveb) fossilec) antike Brennstoffe.

4 „Flüssiggas“ enthält unter Druck verflüssigtesa) Propangas.b) Butangas.c) Erdgas.

5 Die hohe Temperatur in einer Flamme bedeutet, dass

a) die Teilchen der Verbrennungsgase glühen.b) sich die Teilchen der Verbrennungsgase sehr

schnell bewegen.c) sich die Teilchen der Verbrennungsgase

schnell verbinden.

6 Der Heizwert von Koks ista) geringer alsb) höher alsc) so groß wie der Heizwert von Heizöl.

RÄTSEL

1 chemischer Vorgang, bei dem Wärmeenergie abgegeben wird

2 gasförmiger fossiler Brennstoff3 Bei einem Verbrennungsvorgang entsteht

meist eine hohe ______.4 Bezeichnung für Arbeit pro Zeiteinheit5 1 Watt = 1 Joule pro ___________6 Die Teilchen einer Flamme haben eine hohe

_______energie.7 Wenn Wasserdampf zu Wasser wird, gibt

er ______________wärme ab.8 Bezeichnung für die Energie, die 1 kg eines

Brennstoffes beim Verbrennen abgibt9 Für fast alle Verbrennungsvorgänge ist _________ notwendig..

1 V E R B R E N N U N G

2 E R D G A S


4 L E I S T U N G

5 S E K U N D E

6 B E W E G U N G S

7 K O N D E N S A T I O N S

8 H E I Z W E R T

9 S A U E R S T O F F

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für Heizwert + Kondensationswärme.

Bestimme die Erhöhung der Wassertemperatur, wenn jeweils 1 kg Brennstoff vollständig verbrannt wird! Wärmeverluste werden nicht berücksichtigt. Nimm an, dass zur Erwärmung von 1 kg Wasser um 1 °C rund 4 kJ notwendig sind!

Erwärmung um

3 0 °C 5 0 °C 8 0 °C


56 Heizanlagen

LÜCKENTEXT

Arten von EinzelöfenWelche Arten von Einzelöfen sind in Gebrauch?

Es gibt Einzelöfen aus Eisen mit einer feuerfesten Auskleidung sowie Kaminöfen und K a c h e l öfen.

ZentralheizungenWie funktionieren Zentralheizungen?

Zentralheizungen haben nur eine Feuerstelle für eine Wohnung oder ein Haus. Die Wärmeenergie der V e r b r e n n u n g s gase wird durch W a s s e r auf die L u f t in den einzelnen Räumen übertragen.

FernheizwerkeWie wirken Fernheizwerke?

Fernheizwerke sind große Zentralheizungsanlagen. Das Heißwasser wird durch Rohrleitungen den W ä r m e tauschern der einzelnen Häuser zugeführt. In diesen Geräten werden das Wasser für die H e i z k ö r p e r sowie das B a d e - , und Waschwasser erwärmt.

Brennwert-TechnologieWas versteht man unter Brennwert-Technologie?

Die Brennwerttechnik nutzt den H e i z w e r t des Brennstoffes und die K o n d e n s a t i o n s wärme des in den Abgasen enthaltenen W a s s e r d a m p f e s .


RÄTSEL

ZENTRALHEIZUNG

Fehlende Wörter:Heizkörper, Verbrennungs-, Wärme-, Kondensations-, Wasser, Luft, Wasserdampfes, Kachel-, Bade-, Heizwert.


1 In Heizungen für Holzpellets verwendet mana) Holzscheite.b) kleine zylinderförmige Stückchen aus

gepressten Holzspänen.c) kurze Stangen aus Massivholz.

2 Kachelöfen werden vor allem geschätzt wegen

a) ihrer Größe.b) ihrer gleichmäßigen und anhaltenden

Wärmeabgabe.c) ihres geringen Brennstoffbedarfes.

3 Die moderne Brennwerttechnologie nutzt dena) Heizwert eines Brennstoffes besonders gut.b) nur die Kondensationswärme des in den

Verbrennungsgasen enthaltenen Wasserdampfes.

c) den Heizwert des Brennstoffes und die Kondensationswärme des Wasserdampfes.

RÄTSEL

1 mit glasierten Tonziegeln verkleideter Ofen2 Prinzip bei modernen Kraftwerken:

________-Wärme-Kopplung3 Gerät, in dem warmes Wasser Energie an

kaltes Wasser abgibt4 Heizanlage, die Teile einer Stadt versorgt 5 ______ = Heizwert + Kondensationswärme

1 K A C H E L O F E N

2 K R A F T

3 W Ä R M E T A U S C H E R

4 F E R N H E I Z W E R K

5 B R E N N W E R T

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name für eine Heizstelle mit meist offenem Feuer und Rauchabzug.

ZENTRALHEIZUNG

Gib die Strömungsrichtungen des Wassers durch Pfeilspitzen an!

Gib die jeweiligen Strömungsrichtungen der Luft durch Pfeilspitzen an!

DAUERBRAND- UND ÖLOFEN

58 Elektrische Raumheizung / Warmwasserbereitung

LÜCKENTEXT

Elektrische HeizgeräteWelche elektrischen Heizgeräte gibt es?

Elektrische Heizgeräte gibt es in Form von S t r a h l e r n , Konvektoren (mit und ohne Speichermasse) und Heizlüftern.

WarmwasserbereiterWie funktionieren elektrische Warmwasserbereiter?

In einem Warmwasserspeicher wird Wasser durch einen elektrischen H e i z s t a b erwärmt. Ein T h e r m o s t a t hält das Wasser immer auf einer bestimmten Temperatur. Beim D u r c h l a u f erhitzer fließt das Wasser über heiße Heizschlangen.

SonnenkollektorenWie sind Sonnenkollektoren aufgebaut?

Häufig verwendet werden M a t t e n kollektoren und Flachkollektoren. Wesentliche Teile eines Flachkollektors sind: Abdeckung aus Glas, schwarze A b s o r b e r platten, Röhren mit zirkulierendem W a s s e r und eine Wärmedämmung.

SolarheizungWelche Teile gehören zu einer vollständigen Solarheizung?

Wesentliche Teile einer Solarheizung sind: K o l l e k t o r , Umwälzpumpe, geschlossenes Röhrensystem, W ä r m e tauscher und Warmwasserspeicher.


RÄTSEL

JE-DESTO-SÄTZE

Fehlende Wörter:Absorber-, Kollektor, Wärme-, Wasser, Matten-.

Nutzung der Sonnenstrahlung zum Heizen

LÜCKENTEXT

Fehlende Wörter:Durchlauf-, Heizstab, Thermostat, Strahlern.


1 In einem Wärmetauschera) erwärmt heißes Wasser kaltes Wasser.b) wird Wärmeenergie von kaltem auf heißes

Wasser übertragen.c) wird Wärmeenergie gespeichert.

2 Das Wärmespeichervermögen eines Speicherkernes hängt wesentlich ab von

a) seinem Material.b) seiner Masse.c) seiner Form.

3 Aus einem Warmwasserspeicher fließt warmes Wasser ab. Kaltes Wasser strömt zu

a) von oben.b) von unten.

4 Was ist richtig?a) Eine Absorberplatte soll möglichst weiß

sein.b) Eine Umwälzpumpe beschleunigt die

Strömung des Wassers.c) „Kollektor“ bedeutet „Sammler“.

5 Ein Sonnenkollektora) absorbiert die Strahlung der Sonne.b) reflektiert die Strahlung der Sonne.c) kondensiert die Strahlung der Sonne.

6 Die Sonnenstrahlung wird von einem Kollektor besser aufgenommen, wenn die Strahlung

a) im rechten Winkel auffällt.b) unter einem möglichst kleinen Winkel

auffällt.

RÄTSEL

1 elektrisches Heizgerät zur Erwärmung von Wasser: _________erhitzer

2 Ein Warmwasserspeicher hat außen eine _____________.

3 Bauform eines elektrischen Heizgerätes: Heiz__________.

4 Bauform eines elektrischen Heizgerätes zur Verwendung von Nachtstrom

5 Gerät, das die Einhaltung einer bestimmten Wassertemperatur überwacht

6 Gerät, das die Luftströmung beschleunigt7 andere Bezeichnung für Wärmeströmung

1 D U R C H L A U F

2 I S O L I E R U N G

3 S T R A H L E R

4 S P E I C H E R O F E N

5 T H E R M O S T A T

6 V E N T I L A T O R

7 K O N V E K T I O N

Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für eine Energie sparende Form des Badens.

JE-DESTO-SÄTZE1 Je mehr (weniger) die Temperatur des

Speicherkernes eines elektrischen Speicherofens während der Nacht erhöht wird, desto m e h r ( w e n i g e r ) Wärmeenergie kann er während des Tages abgeben.

2 Je kleiner (größer) der Speicherkern eines elektrischen Speicherofens mit +80 °C ist, desto w e n i g e r ( m e h r ) Wärmeenergie kann er abgeben.

3 Je steiler (weniger steil) die Sonnenstrahlung auf einen Flachkollektor auftrifft, desto b e s s e r ( s c h l e c h t e r ) wird die Energie der Sonne in Wärmeenergie umgewandelt.

60 Die Wärmepumpe

LÜCKENTEXT

Planung eines EnergiesparhausesWas ist bei der Planung eines Energiesparhauses zu beachten?

Bei der Planung und beim Bau eines Energiesparhauses sind wichtig: a) Lage und F o r m des Hauses, b) wärmedämmende Eigenschaften von M a u e r n ,

Fenstern und Türen, c) Nutzung der Umweltwärme durch Sonnenkollektoren und

W ä r m e p u m p e n

Energie sparen beim HeizenWie kann beim Heizen Energie gespart werden?

Energiesparen beim Heizen ist z. B. möglich durcha) Niedrigtemperatur-Heizkessel, b) B r e n n w e r t geräte, c) T h e r m o s t a t ventile, d) Isolation von Leitungsröhren für Warmwasser, e) freie Aufstellung von H e i z k ö r p e r n .

Wirkungsweise einer WärmepumpeWie funktioniert eine

Wärmepumpe?

Im Verdampfer einer Wärmepumpe wird zuerst ein flüssiges Kältemittel (z. B. Ammo-

niak, Siedepunkt -33,6 °C) bei vermindertem Druck und unter Aufnahme von Umweltwärme v e r d a m p f t . Der Dampf wird dann durch einen Kompressor verdichtet und dadurch e r w ä r m t . Nach Abgabe von Wärme an einen Wärmetauscher wird das Kältemittel im Kondensator wieder f l ü s s i g .


RÄTSEL

SCHEMA EINER WÄRMEPUMPE

Fehlende Wörter:Thermostat-, Form, Heizkörpern, Brennwert-, Mauern, Wärmepumpen.

Schutz vor WärmeverlustenLÜCKENTEXT

Fehlende Wörter:flüssig, verdampft, erwärmt.


1 Ein Körper kann an einen anderen Körper Wärmeenergie abgeben, wenn er

a) eine größere Dichte hat.b) eine höhere Temperatur hat.c) eine größere Masse hat.

2 Die Wärmeenergie eines Meeres kann nicht zur Erwärmung eines Wohnraumes genutzt werden, weil

a) die Wärmeenergieb) die Temperatur zu gering ist.

3 Zu den Bestandteilen einer Wärmepumpe gehört ein

a) Kompressor.b) Verdampfer.c) Kondensator.

4 Als „Kältemittel“ in einer Wärmepumpe dient z. B.

a) destilliertes Wasser.b) Ammoniak.c) Sauerstoff.

5 Der Kompressor einer Wärmepumpea) saugt Kältemitteldampf aus dem

Verdampfer an.b) verdichtet den Kältemitteldampf.c) verdünnt den Kältemitteldampf.

6 Wenn die Außenfläche eines Hauses im Vergleich zu seinem Volumen groß ist, dann sind die Wärmeverluste durch die Mauern

a) geringer.b) größer.

7 Energiesparen beim Heizen ist z. B. möglich durch

a) Brennwertgeräte.b) Thermostatventile.c) Hochtemperatur-Heizkessel.

RÄTSEL

1 In einer Wärmepumpe gibt es ein Expansions _____________.

2 Eine Wärmepumpe nutzt die _____________ wärme.

3 Im _________ wird das Kältemittel gasförmig.4 Im ___________ wird das Kältemittel flüssig

und gibt Wärmeenergie ab.

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Stoffes in der Umwelt, dessen Wärmeenergie eine Wärmepumpe nutzen kann.

SCHEMA EINER WÄRMEPUMPE

1 Setze die richtige Ziffer zur passenden Bezeichnung!

Kompressor ( 2 ), Expansionsventil ( 4 ), Kondensator ( 3 ), Verdampfer ( 1 ).

1 V E N T I L

2 U M W E L T

3 V E R D A M P F E R

4 K O N D E N S A T O R

62 Wärmekraftmaschinen mit Kolben

LÜCKENTEXT

Wirkungsweise eines Viertakt-BenzinmotorsWie funktioniert ein Benzinmotor nach dem Viertaktprinzip?

1. Ansaugtakt: Der Kolben geht hinunter. Dadurch entsteht im Zylinder ein luftverdünnter Raum. Ein Benzindampf-L u f t -Gemisch strömt ein.

2. Verdichtungstakt: Der Kolben geht hinauf und v e r d i c h t e t das Benzindampf-Luft-Gemisch.

3. Arbeitstakt: Ein elektrischer Funken der Z ü n d k e r z e entzündet das Gasgemisch. Die V e r b r e n n u n g s gase treiben den Kolben nach unten.

4. Auspufftakt: Die Verbrennungsgase werden ausgestoßen.

Wirkungsweise eines Zweitakt-BenzinmotorsWie funktioniert ein Zweitaktmotor?

1. Takt: Im Zylinder wird ein Benzindampf-Luft-Öl-Gemisch v e r d i c h t e t . Zugleich wird im Kurbelgehäuse ein Gasgemisch a n g e s a u g t .

2. Takt: Im Zylinder wird das Gasgemisch e n t z ü n d e t . Der Kolben geht hinunter und drückt frisches Gasgemisch durch den Ü b e r s t r ö m kanal in den Z y l i n d e r .

Wirkungsweise eines DieselmotorsWie arbeitet ein Dieselmotor?

1. Takt: Durch die Bewegung des Kolbens wird reine L u f t angesaugt.

2. Takt: Die Luft wird auf ca. 4 0 b a r Überdruck verdichtet, wobei sie sich auf ca. +600 °C erhitzt.

3. Takt: Dieselöl wird eingespritzt und e n t z ü n d e t sich von selbst.

4. Takt: Die V e r b r e n n u n g s gase werden ausgestoßen.


RÄTSEL

VIERTAKT-BENZINMOTORS

Fehlende Wörter:entzündet, Zylinder, 40 bar, Überström-, entzündet, Verbrennungs-, angesaugt, verdichtet, Luft, verdichtet, Verbrennungs-, Luft, Zündkerze.

SCHEMA EINES

1 2

3 4


1 Zu den Wärmekraftmaschinen mit Kolben gehören

a) die Dampfturbinen.b) die Luftstrahltriebwerke.c) die Viertakt-Benzinmotoren

2 Beim 3. Takt eines Viertakt-Benzinmotors bewegt sich der Kolben

a) nach oben.b) nach unten.

3 Beim 1. Takt eines Zweitakt-Benzinmotors wird frisches Benzindampf-Luft-Öl-Gemisch

a) in den Zylinder gesaugt.b) in das Kurbelgehäuse gesaugt.c) durch den Überströmkanal in den Zylinder

gedrückt.

4 Beim 3. Takt eines Dieselmotors wirda) zerstäubtes Dieselöl angesaugt.b) Dieselöl eingespritzt.c) eingespritztes Dieselöl durch eine Zündkerze

entzündet.

RÄTSEL

1 Verbindungskanal bei einem Zweitaktmotor: Über____________

2 Bezeichnung für den 1. Takt eines Viertakt- Benzinmotors

3 Bezeichnung für den 3. Takt eines Viertakt- Benzinmotors

4 Bezeichnung für den 2. Takt eines Viertaktmotors

5 Ein Dieselmotor saugt reine ______ an.6 Ein Dieselmotor hat eine ____düse.

1 S T R Ö M K A N A L

2 A N S A U G T A K T

3 A R B E I T S T A K T

4 V E R D I C H T U N G S T A K T

5 L U F T

6 E I N S P R I T Z

Im umrahmten Teil ergibt sich der Name des österreichischen Erfinders eines „Motorwagens“.

VIERTAKT-BENZINMOTORS

Benenne die dargestellten Takte eines Viertakt-Benzinmotors! Kennzeichne die jeweilige Bewegungs-richtung des Kolbens durch einen Pfeil! Zeichne die Ventile richtig (offen oder geschlossen) ein!

1. 2.

A n s a u g - V e r d i c h t u n g s - takt t a k t 3. 4. A r b e i t s - A u s p u f f - t a k t t a k t

Kennzeichne die Funktion der Kanäle bei einem Zweitakt-Benzinmotor mit „offen“ oder „zu“! 1. Takt 2.Takt

Takt Überström- Auspuff- Einström- kanal kanal (Ak) kanal (Ek)

1. z u z u o f f e n2. o f f e n o f f e n z u

SCHEMA EINES

ZWEITAKT-BENZINMOTORSSCHEMA EINES

64 Gasturbinen

LÜCKENTEXT

Wirkungsweise einer Gasturbine Wie funktioniert eine Gasturbine in einem Kraftwerk?

Ein K o m p r e s s o r saugt Luft an, verdichtet sie und presst sie in einen V e r b r e n n u n g s raum. Dort wird ständig Treibstoff (E r d g a s oder Kerosin) zugeführt und verbrannt. Die Verbrennungsgase wirken auf die Schaufeln des T u r b i n e n r a d e s . Dieses gibt den größten Teil seiner Energie an den G e n e r a t o r und den Rest an den Kompressor ab.

Arten von Luftstrahl-TriebwerkenWelche Arten von Luftstrahl-Triebwerken gibt es?

a) P r o p e l l e r -Turbinen-Luftstrahltriebwerk: Eine Gasturbine treibt einen Propeller und einen K o m p r e s s o r an.

b) Einstrom-Turbinen-Luftstrahltriebwerk: Die ausströmenden V e r b r e n n u n g s gase erzeugen durch Rückstoß die ganze S c h u b wirkung.

c) Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerk: Die Rückstoßwirkung wird durch die V e r b r e n n u n g s gase (25 %) und durch einen Neben- oder K a l t l u f t strom erzeugt.

Wirkungsweise von RaketentriebwerkenWie wirkt ein Raketentriebwerk?

In einer Rakete verbindet sich der T r e i b s t o f f mit dem mitgeführten Sauerstoff. Die ausströmenden Verbrennungsgase erzeugen den R ü c k s t o ß .

Fehlende Wörter:Treibstoff, Kompressor, Verbrennungs-, Rückstoß, Propeller, Verbrennungs-, Kaltluft-, Schub-

Luftstrahltriebwerke und Raketen

LÜCKENTEXT

Fehlende Wörter:Generator, Erdgas, Verbrennungs-, Kompressor, Turbinenrades.

1 Nutzlast2 Brennstoff3 Treibmittel4 Sauerstoff5 Brennraum6 Pumpen7 Brennkammer8 Düse

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Physik kurz gefasst 3 ( M u l t i p l e - C h o i c e - A AUSWA H L A N T W O R T E u f g a b e n ) N 1 Bei der Wärmeleitung in einem Metallstab a) ﬂießt Energie zwischen den Teilchen