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Wärme — Energieübertragung vom warmen zum kalten Körper

Zehn Übungen dazu, wohin Energie fließt, wovon die übertragene Wärme abhängt und auf welchen drei Wegen sie unterwegs ist.

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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 ist Wärme?
AFB I

Welche Aussagen über die Wärme sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Wärme ist kein Vorrat: Ein Körper hat innere Energie, aber keine Wärme. Kälte fließt nie — es wird nur Energie abgegeben. Und die Zeit bestimmt nur, wie schnell übertragen wird, nicht wie viel.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Energiefluss, Wärmeübertragung und thermisches Gleichgewicht.

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

Alle fünf Aussagen hängen an einem Satz: Wärme ist Energie auf dem Weg vom wärmeren zum kälteren Körper — sie endet im thermischen Gleichgewicht und ist nie ein Vorrat.
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.

Die Energie, die zwischen zwei Körpern wegen eines Temperaturunterschieds übertragen wird, heißt und wird in der Einheit gemessen. Sie wird stets vom zum kälteren Körper übertragen, bis beide im sind. Wie viel übertragen wird, hängt ab von der Masse, vom Stoff und von der .

„Kälte“ bleibt übrig, weil es sie physikalisch nicht gibt: Es strömt nie Kälte hinein, es wird immer nur Energie vom wärmeren zum kälteren Körper übertragen.
A4
Drei Wege der Wärmeübertragung
AFB I

Ordne jedes Beispiel dem Weg zu, auf dem die Energie hier übertragen wird.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Wärmeleitung
2Wärmeströmung
3Wärmestrahlung
Frag dich, was sich bewegt: Bleibt der Stoff an Ort und Stelle und gibt nur von Teilchen zu Teilchen weiter, ist es Leitung; strömt der Stoff selbst mit, ist es Strömung; braucht es gar keinen Stoff, ist es Strahlung.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Tauchsieder überträgt gleichmäßig 500 J Wärme pro Sekunde an das Wasser. Wie viel Wärme überträgt er in 2 Minuten?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Rechenweg: 2 min = 120 s, also Q = 500 J/s · 120 s = 60 000 J = 60 kJ. Der typische Fehler ist, die Minuten direkt einzusetzen und 1000 J zu erhalten — Sekunden und Minuten erst angleichen. Kopfrechen-Trick: 500 · 12 = 6000, dann eine Null anhängen.
A6
Der Löffel im Tee — Schritt für Schritt
AFB II

Ein 90 °C heißer Löffel wird in 20 °C kalten Tee gestellt. Bringe die Schritte in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Der heiße Löffel wird in den kalten Tee gestellt, beide berühren sich.
2Zwischen beiden besteht eine Temperaturdifferenz, deshalb wird Wärme übertragen.
3Der Löffel gibt Energie ab, seine innere Energie sinkt; der Tee nimmt sie auf.
4Je näher sich die Temperaturen kommen, desto schwächer wird der Energiefluss.
5Beide haben dieselbe Temperatur: Im thermischen Gleichgewicht endet die Übertragung.
Am häufigsten rutscht Schritt 4 zu weit nach oben oder ganz nach hinten: Der Fluss hört nicht plötzlich auf, sondern wird mit kleiner werdender Temperaturdifferenz immer schwächer — und erst im Gleichgewicht ganz null.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Heizstab überträgt gleichmäßig 1500 J Wärme pro Sekunde an das Wasser eines Speichers.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie viel Wärme überträgt der Heizstab in einer Sekunde? J
  2. Wie viel Wärme überträgt er in einer Minute? J
  3. Wie viel ist diese Wärme in Kilojoule? kJ
  4. Der Speicher gibt in derselben Minute 12 kJ an die kühlere Umgebung ab. Wie viel Energie bleibt im Wasser? kJ
Die Kette zeigt zweierlei: Wärme wird immer als Energie in Joule angegeben, und die Zeit bestimmt nur, wie viel davon in einem Zeitraum zusammenkommt. Was der Speicher an die kühlere Umgebung abgibt, fehlt anschließend im Wasser.
A8
Begriff und Beschreibung verbinden
AFB II

Verbinde jeden Fachbegriff mit der Beschreibung, die genau zu ihm passt.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Denktrick: Frag zuerst, ob der Begriff einen Bestand meint (innere Energie) oder eine Übertragung (Wärme) — danach bleiben für die Wege nur noch die Beschreibungen mit bewegtem oder ruhendem Stoff übrig.
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 steht am häufigsten der Satz aus Zeile 4: Kälte ist kein Stoff und keine Energie — es wird stets nur Wärme vom wärmeren zum kälteren Körper abgegeben.
A10
Wie viel Wärme? — ohne Rechnen einschätzen
AFB III

Ausgangsfall: 1 kg Wasser wird um 10 K erwärmt. In jeder Zeile wird daran etwas verändert. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = halbiert, 2 = bleibt gleich, 3 = verdoppelt, 4 = verdreifacht, 5 = verfünffacht. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = halbiert5 = verfünffacht
Statt 1 kg werden 2 kg Wasser um dieselben 10 K erwärmt.
Dasselbe Kilogramm Wasser wird nicht um 10 K, sondern um 50 K erwärmt.
Die Wassermasse wird verdoppelt, die Erwärmung dafür halbiert (von 10 K auf 5 K).
Statt 1 kg werden nur 0,5 kg Wasser um dieselben 10 K erwärmt.
Die Erwärmung bleibt bei 10 K, erwärmt wird aber die dreifache Wassermasse.
Masse und Temperaturdifferenz gehen beide direkt in die übertragene Wärme ein: Doppelte Masse oder doppelte Differenz heißt doppelte Wärme, und gegenläufige Änderungen heben sich genau auf. Überlegen ist hier deutlich schneller als jede Rechnung.