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Der absolute Nullpunkt — warum es bei −273,15 °C endet

Zehn Übungen rund um −273,15 °C: umrechnen, extrapolieren, einordnen — und drei Fehler im Schulheft finden.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was am absoluten Nullpunkt gilt
AFB I

Welche Aussagen über den absoluten Nullpunkt sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Der absolute Nullpunkt ist eine berechnete Grenze, keine Messung: Er wurde nie erreicht, deshalb gibt es unter ihm auch keine Werte. Und weil alle Gase auf denselben Schnittpunkt führen, ist er keine Stoffeigenschaft, sondern eine Eigenschaft der Temperatur selbst.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um die tiefste mögliche Temperatur — jede einzeln einschätzen.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Merke: Der absolute Nullpunkt ist eine rechnerisch gefundene Grenze — unterschreitbar ist sie nicht, erreichbar aber auch nicht.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Den absoluten Nullpunkt hat man nicht gemessen, sondern . Dazu verlängert man im Volumen-Temperatur-Diagramm eines Gases die nach links über den Messbereich hinaus. Sie trifft die Temperaturachse bei , also bei . Dort wäre die mittlere der Teilchen null.

Die Schmelzwärme bleibt übrig: Sie gehört zum Übergang fest → flüssig und hat mit der Extrapolation zum Nullpunkt nichts zu tun.
A4
Möglich, kalt oder warm?
AFB I

Sortiert wird danach, ob es die Temperatur überhaupt geben kann — und wenn ja, ob sie unter oder über 20 °C liegt.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1gibt es nicht
2kälter als 20 °C
3wärmer als 20 °C
Das Unterscheidungsmerkmal ist immer der Kelvin-Wert: Er darf nicht negativ sein, und 20 °C entsprechen 293,15 K — alles darunter ist kälter.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Der Kältepol der Erde wurde 1983 an der Wostok-Station mit −89,2 °C gemessen. Gib diese Temperatur in Kelvin an.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
T = ϑ + 273,15 = −89,2 + 273,15 = 183,95 K. Im Kopf: 273,15 − 89,2 rechnen — bei negativen Celsius-Werten wird der Betrag einfach abgezogen.
A6
So findet man einen Wert, den man nie misst
AFB II

Die fünf Schritte des Gasversuchs stehen durcheinander. Bring sie in die Reihenfolge, in der man sie durchführt.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Eine eingeschlossene Gasmenge bei gleichbleibendem Druck schrittweise erwärmen.
2Zu jeder Temperatur das Volumen messen und die Messreihe notieren.
3Die Messpunkte in ein Volumen-Temperatur-Diagramm eintragen.
4Eine Gerade durch die Punkte legen und sie nach links über den Messbereich hinaus verlängern.
5Den Schnittpunkt mit der Temperaturachse ablesen: −273,15 °C.
Am häufigsten rutscht Schritt 4 nach vorn: Verlängert werden darf erst, wenn die Messpunkte im Diagramm stehen — sonst weiß man gar nicht, welche Gerade man zeichnen soll.
A7
Rechenkette
AFB II

Helium siedet bei 4,2 K, flüssiger Stickstoff bei −196 °C.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Siedetemperatur von Helium in Grad Celsius °C
  2. Siedetemperatur von Stickstoff in Kelvin K
  3. Um wie viel liegt der Stickstoff-Siedepunkt über dem von Helium? K
  4. Wie viele Kelvin fehlen vom Helium-Siedepunkt bis zum absoluten Nullpunkt? K
Die Kette zeigt, warum die Kelvin-Skala hier so praktisch ist: Der Abstand zum absoluten Nullpunkt ist direkt der Kelvin-Wert selbst — beim Helium also nur 4,2 K.
A8
Temperaturen einordnen
AFB II

Links stehen Orte und Vorgänge, rechts die zugehörigen Temperaturen in Kelvin. Verbinde, was zusammengehört.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Der Trick: Rechne die bekannten Celsius-Werte im Kopf mit „+ 273“ um. 0 °C werden so zu rund 273 K, 100 °C zu rund 373 K — die Zuordnung steht dann schon fast von allein.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
In Klassenarbeiten taucht Zeile 6 am häufigsten auf: Wer die Richtung nicht prüft, addiert 273,15 auch dann, wenn eigentlich subtrahiert werden müsste.
A10
Abkühlen — bis wohin?
AFB III

Eine Gasprobe wird abgekühlt und später wieder erwärmt. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = wird null, 2 = wird sehr klein, aber nicht null, 3 = bleibt unverändert, 4 = wird größer, 5 = geht grundsätzlich nicht. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = wird null5 = geht grundsätzlich nicht
Die Masse der Gasprobe, wenn sie von 20 °C auf −200 °C abgekühlt wird.
Die Probe wird auf −280 °C abgekühlt.
Die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen beim Abkühlen von 300 K auf 3 K.
Die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen, wenn 0 K erreicht würde.
Der Kelvin-Wert der Probe, wenn sie von −200 °C wieder auf 20 °C erwärmt wird.
Abkühlen heißt Energie entziehen — die Masse bleibt davon unberührt, die Bewegungsenergie wird kleiner und kleiner, aber erst am unerreichbaren Nullpunkt wäre sie null. Unterhalb von −273,15 °C gibt es nichts mehr zu entziehen, deshalb ist die zweite Zeile schlicht unmöglich.