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Übungsaufgaben
1Von Celsius nach KelvinAFB I
In allen Gasgesetzen wird die Temperatur in Kelvin eingesetzt. Rechnen Sie um (auf ganze Kelvin gerundet).
Umrechnung: K = °C + 273,15. Runde auf ganze Zahlen.
| Temperatur in °C | Temperatur in K | |
|---|---|---|
| Alpenhütte vor dem Heizen | −18 °C | |
| Heißluftballon am Anfang | 0 °C | |
| Kühlschrank innen | 5 °C | |
| Fahrradreifen beim Aufpumpen | 25 °C | |
| Fahrradreifen in der Hitze | 37 °C | |
| Limoflasche in der Sonne | 50 °C |
Immer 273 (genau: 273,15) addieren. Beachte, dass 50 °C nicht „doppelt so warm“ ist wie 25 °C: In Kelvin sind es 323 K gegenüber 298 K, also nur gut 8 % mehr. Genau deshalb rechnet man in den Gasgesetzen nie mit Celsius.
2Von Kelvin zurück nach CelsiusAFB I
Die Umrechnung geht auch andersherum. Rechnen Sie die Kelvin-Werte in Grad Celsius um (auf ganze Grad gerundet).
Umrechnung: °C = K − 273,15. Runde auf ganze Zahlen; negative Werte mit Minuszeichen.
| Temperatur in K | Temperatur in °C | |
|---|---|---|
| Siedepunkt von Wasser | 373 K | |
| Gefrierpunkt von Wasser | 273 K | |
| Messpunkt aus dem Experiment | 150 K | |
| Nullpunkt der Kelvin-Skala | 0 K |
Jetzt wird 273 abgezogen. Der letzte Wert zeigt, warum die Kelvin-Skala überhaupt eingeführt wurde: Bei −273 °C ist die Bewegungsenergie der Teilchen null — tiefer geht es nicht, und deshalb beginnt die Kelvin-Skala genau dort bei 0 K.
Dieselbe Rechnung wie in Aufgabe 1, nur mit Minus statt Plus.
3Feste Punkte auf der Kelvin-SkalaAFB I
Ordnen Sie jeder Temperatur die passende Beschreibung zu.
Klicke links eine Temperatur an und dann rechts die passende Beschreibung.
Die Kelvin-Skala beginnt genau dort, wo die Bewegungsenergie der Teilchen null ist. Deshalb gibt es keine negativen Kelvin-Werte — und deshalb läuft die Gerade im T-V-Diagramm durch den Ursprung.
4Aussagen zur Kelvin-SkalaAFB II
Entscheiden Sie für jede Aussage, ob sie stimmt.
Fünf Aussagen nacheinander.
Der Unterschied zwischen Wert und Differenz ist die wichtigste Einsicht: Temperaturwerte unterscheiden sich um 273,15, Temperaturdifferenzen sind in beiden Skalen gleich groß.
5Wert oder Differenz?AFB II
Ein Gas wird von \( 20\ ^\circ\mathrm C \) auf \( 50\ ^\circ\mathrm C \) erwärmt. Berechnen Sie Schritt für Schritt.
Achte darauf, wann du umrechnen musst und wann nicht.
- Wie groß ist die Temperaturdifferenz in Kelvin?K
- Wie groß ist die Anfangstemperatur in Kelvin? (gerundet)K
- Wie groß ist die Endtemperatur in Kelvin? (gerundet)K
- Um welchen Faktor steigt die absolute Temperatur? (zwei Nachkommastellen)
Die Differenz ist in beiden Skalen 30 — da fällt die 273,15 heraus. Für das Verhältnis braucht man dagegen die Kelvin-Werte: \( \tfrac{323}{293} \approx 1{,}10 \), also nur 10 % mehr. In °C hätte man fälschlich 2,5 erhalten.
Bei Differenzen fällt die 273,15 heraus, bei Werten nicht.