Experimente zur Wärmestrahlung
Erfahre, wie Wärmestrahlung Energie überträgt, ohne Medium. Entdecke Experimente wie die Absorption und Reflexion von Wärme sowie Alltagsbeispiele wie Sonnenstrahlen. Bist du interessiert? Diese Zusammenfassung bietet dir Einblicke in Alltagsphänomene der Wärmestrahlung. Finde mehr im Text heraus!"
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Grundlagen zum Thema Experimente zur Wärmestrahlung
Experimente zur Wärmestrahlung
Wie du sicherlich schon aus dem Video zur Wärmestrahlung weißt, handelt es sich bei der Wärmestrahlung um eine Form der Energieübertragung. Durch diese kann ein heißer Körper ohne die Notwendigkeit eines Übertragungsmediums Wärmeenergie an einen kälteren Körper abgeben. Im Folgenden gehen wir nicht auf die Wärmestrahlung selbst ein, sondern legen den Schwerpunkt auf die Erklärung von Versuchen zur Wärmestrahlung. Die Experimente zur Wärmestrahlung kannst du anschließend im Physikunterricht in der Schule oder zu Hause nachmachen und erklären.
Absorption und Reflexion von Wärmestrahlung
Wie du sicherlich im Alltag schon festgestellt hast, erwärmen sich einige Gegenstände stärker als andere. Um das genauer zu verstehen, wollen wir dir zwei Versuche beschreiben.
In einem ersten Versuch legt man ein Thermometer einmal unter ein weißes Blatt Papier und einmal unter ein schwarzes. Beide Blätter werden anschließend gleich lang mit einer Wärmelampe beschienen. Anschließend wird die Temperatur auf dem Thermometer abgelesen. Dabei wird man feststellen, dass sich das weiße und das schwarze Blatt unterschiedlich stark erwärmen. Das liegt daran, dass das weiße Blatt die Wärmestrahlung stärker reflektiert als das schwarze und es somit weniger Wärmestrahlung absorbiert, also aufnimmt. Der geringere Anteil an absorbierter Wärmeenergie führt dann dazu, dass sich das weiße Blatt weniger stark erwärmt.
In einem zweiten Versuch kann man erneut eine Wärmelampe verwenden, um einen Holzblock und ein Stück Metall gleich lang zu bestrahlen. Du wirst feststellen, dass sich das Holz stärker erwärmt als das Metall. Dies hat jedoch weniger mit dem Material selbst zu tun als mit dessen Oberfläche. Das Metall hat eine sehr glatte Oberfläche. Diese führt dazu, dass die auftreffende Wärmestrahlung sehr gut reflektiert wird, wodurch sich der Körper weniger stark aufheizt. Der Holzblock hingegen hat eine vergleichbar raue Oberfläche. Diese kann die Wärmestrahlung schlechter reflektieren und heizt sich somit stärker auf. Der Holzblock erwärmt sich stärker.
Wärmestrahlung – Beispiele im Alltag
Ein uns allbekanntes Beispiel für Wärmestrahlung ist die Strahlung der Sonne. Die Sonne ist vom Vakuum des Weltalls umgeben. Gäbe es keine Wärmestrahlung, die sich ohne ein zusätzliches Übertragungsmedium ausbreiten kann, wäre es hier auf der Erde ziemlich kalt und zwar so kalt, dass das Leben auf der Erde nicht möglich wäre.
Aber es gibt auch einfache Experimente zur Wärmestrahlung, mithilfe derer du dir die Übertragung von Wärmeenergie im Vakuum anschauen kannst, ohne gleich ins Weltall reisen zu müssen. Das folgende Experiment kannst du vermutlich zu Hause nicht einfach nachmachen, aber vielleicht hast du es schon einmal gesehen. Es gibt Glasglocken, innerhalb derer es möglich ist, mithilfe einer starken Pumpe ein Vakuum zu erzeugen. Stellst du nun ein Thermometer in eine solche Glocke und pumpst die Luft ab, ist es dir immer noch möglich, mithilfe einer Wärmelampe das Thermometer zu erhitzen, obwohl zwischen der Lampe und dem Thermometer keine Luft mehr ist.
Ein weiteres sehr anschauliches Beispiel zur Darstellung von Wärmestrahlung sind Wärmebildkameras. Wie du bereits weißt, gibt jeder Körper Wärmestrahlung von sich ab – auch der menschliche Körper. Wärmebildkameras sind Messgeräte, um die Temperatur deines Körpers oder auch deiner Umgebung zu messen, ohne dich oder die Gegenstände direkt berühren zu müssen. Auch die Wärmebildkamera macht sich die Wärmestrahlung zunutze und kann aus der empfangenden Wärmestrahlung auf die Temperatur des betrachteten Körpers schließen.
Zusammenfassung – Wärmestrahlung
In diesem Video werden dir einige Experimente zur Wärmestrahlung gezeigt und genauer erklärt. Des Weiteren werden dir Beispiele zum Auftreten und zur Nutzung von Wärmestrahlung im Alltag aufgezeigt.
Transkript Experimente zur Wärmestrahlung
Hallo und ganz herzlich willkommen. In diesem Video geht es um "Experimente zur Wärmestrahlung". Du kennst bereits die Wärmestrahlung. Nachher kannst du Experimente zur Wärmestrahlung selbstständig erklären. Also legen wir los! Wärmestrahlung: An diesen einfachen Versuch könnt ihr euch sicher gut erinnern. Obwohl ich die Lampe nicht berühre, kann ich doch gut die Wärme spüren. Die Luft wurde durch die Lampe praktisch nicht erwärmt. Alle Gegenstände senden Wärmestrahlung aus. Je wärmer ein Gegenstand ist, umso mehr Wärme sendet er aus. Für die Übertragung der Wärme durch Wärmestrahlung ist kein Stoff erforderlich. Experiment 1: Dieser Versuch heißt "hell und dunkel". Wir werden weißes und schwarzes Papier verwenden. Wir brauchen ein Thermometer und eine Rotlichtlampe. Das Thermometer wird von der Rotlichtlampe bestrahlt. Die Thermometerflüssigkeit wird einmal mit schwarzem Papier abgedeckt, beim zweiten Teilversuch mit weißem Papier. Frage an euch: Bei welcher Abdeckung ist die Erwärmung stärker, wenn ich a) mit schwarzem Papier abdecke, oder b) mit weißem Papier? Wir wollen jeweils drei Minuten erwärmen. Heute ist es mollig warm in der Kabine, 31°C. Mal sehen, wie hoch wir das weiße und das schwarze Papier erwärmen. Und los geht das Experiment! Das Thermometer zeigt 42°C an. Nun der ganze Spaß noch einmal mit schwarzer Abdeckung. Vorsicht, jetzt müssen wir aufhören, sonst geht das Thermometer kaputt. Die Temperatur liegt über 55°C. Nun ist alles klar! Bei schwarzer Abdeckung ist die Erwärmung stärker. Schwarzes Papier absorbiert, das heißt verschluckt, die Wärmestrahlung als weißes Papier. Weißes Papier reflektiert, das heißt wirft zurück, die Wärmestrahlung stärker als schwarzes Papier, daher erwärmt es sich langsamer. Das Experiment wurde erfolgreich beendet. Experiment 2: Dafür wähle ich die Überschrift "Metall und Holz". An euch nun alle die Frage: Was erwärmt sich bei Bestrahlung stärker, a) Metall oder b) Holz? Wir wollen fünf Minuten bestrahlen, einmal Metall und dann Holz. So, ein kleiner Aufbau und los geht’s! Und schon ist die Zeit vorbei. Einmal probieren, aha, das Metall zeigt eine leichte Erwärmung. Und nun untersuchen wir Holz. Und schon ist die Zeit vorbei. Mal schauen, oha, das ist eine kräftige Erwärmung. Wir notieren für Holz: starke Erwärmung. Also, die Erwärmung ist für Holz stärker. Das Metall hat sich schwächer erwärmt. Und nun noch einen kleinen Versuch mit Thermometer und Aluminiumfolie. Wir wollen diesmal wieder drei Minuten bestrahlen. Die Temperatur ist schon auf mollige 32°C gestiegen. Das Thermometer wickeln wir an der Thermometerflüssigkeit mit Aluminiumfolie ein. So, und auf los geht es los! Wird es zu einer starken Erwärmung kommen, was meint ihr? So, habt ihr die Temperatur abgelesen? 39°C, das ist nicht viel. Auch hier hat das Metall vor Erwärmung geschützt durch Reflexion, wie in Versuch 1. So, Endergebnis: Holz erwärmt sich stärker. Damit ist Experiment 2 erfolgreich abgeschlossen. Experiment 3: Diesen Versuch nenne ich "Durchlässigkeit für Wärmestrahlen". So, die Testkandidaten seht ihr. Frage an euch: Welche Stoffe lassen die Wärmestrahlen durch? a) alle, b) keine und c) einige. So, dann wollen wir mal! Achtet mal auf meine Fingersprache. So, damit sind wir durch. Habt ihr eine Antwort? Ich gebe sie euch: Feststoffe, wie Keramik, Kunststoffe oder Papier lassen die Wärmestrahlen nicht oder schlecht durch. Und noch etwas haben wir festgestellt: Luft lässt die Wärmestrahlen gut durch. Damit ist Experiment 3 erfolgreich abgeschlossen. Das war ein weiterer Film von Andre Otto. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!
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Hallo Kyokon,
bei der Wärmestrahlung gilt, das glänzende und glatte Oberflächen, Wärmestrahlung sehr gut reflektieren und daher nicht aufnehmen. Daher erwärmt sich Holz mit der matten und rauen Oberfläche stärker. Anders ist es bei der Wärmeleitung und Wärmekonvektion.
Liebe Grüße aus der Redaktion.
Metall erwärmt sich bei Bestrahlung stärker als Holz. Warum wird im Video das Gegenteil behauptet?
super