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Wärmetransport: Leitung, Strömung, Strahlung

Zehn Übungen zu Leitung, Strömung und Strahlung — vom Alltagsbeispiel bis zur Energiebilanz.

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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
Welcher Weg ist es?
AFB I

Welche Aussagen über die drei Arten des Wärmetransports stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Strömung setzt voraus, dass der Stoff selbst fließen kann — in Festkörpern geht das nicht. Styropor dämmt gerade deshalb, weil es schlecht leitet, und dunkle matte Flächen absorbieren Strahlung besser als blanke.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Leitung, Strömung und Strahlung.

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

Leitung braucht Stoff ohne Bewegung, Strömung braucht fließenden Stoff, Strahlung braucht gar keinen Stoff.
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.

Stoßen die Teilchen eines Festkörpers aneinander, heißt der Vorgang ; besonders gut gelingt das bei . Steigt erwärmtes Wasser im Topf nach oben, liegt vor — Ursache ist die kleinere des warmen Stoffes. Ganz ohne Materie funktioniert allein die .

„Verdampfungswärme“ passt nicht: Sie gehört zum Wechsel des Aggregatzustands, nicht zum Transport von Wärme.
A4
Alltag sortieren
AFB I

Ordne jedes Alltagsbeispiel dem Weg zu, auf dem die Wärme dort hauptsächlich transportiert 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 zuerst: Bewegt sich der Stoff mit (Strömung), bleibt er liegen (Leitung) — oder ist überhaupt kein Stoff nötig (Strahlung)?
A5
Blitzrechnung
AFB I

Über eine einfach verglaste Fensterscheibe strömen dauerhaft 1,2 kW ab. Wie viel Energie geht in 30 Minuten verloren?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Q = P · t = 1,2 kW · 1800 s = 2160 kJ. Trick: 1 kW mal 1 s ergibt genau 1 kJ — dann muss man nur noch 1,2 · 1800 rechnen.
A6
Wie ein Konvektionsstrom entsteht
AFB II

Ein Kaminfeuer erwärmt ein Zimmer. Bringe die Schritte in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Das Feuer erhitzt die Luft direkt darüber.
2Die erwärmte Luft dehnt sich aus, ihre Dichte sinkt.
3Die leichtere Luft steigt zur Zimmerdecke auf.
4Kältere Luft strömt von unten nach und wird ebenfalls erwärmt.
5Es entsteht ein dauerhafter Kreislauf — ein Konvektionsstrom.
Am häufigsten rutschen die Schritte 2 und 3 durcheinander: Erst sinkt die Dichte, deshalb steigt die Luft — nicht umgekehrt.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Heizkörper gibt 2,0 kW an die Raumluft ab. Im Zimmer sind 60 kg Luft (cLuft = 1,0 kJ/(kg·K)), die von 16 °C auf 21 °C erwärmt werden sollen.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Temperaturänderung ΔT K
  2. Wärme für die Raumluft kJ
  3. Zeit, die der Heizkörper dafür braucht s
  4. Zeit, wenn gleichzeitig 0,5 kW durch die Wände verloren gehen s
Nur die Differenz aus zugeführter und abfließender Leistung heizt tatsächlich — bei 1,5 kW netto dauert es entsprechend länger.
A8
Warum funktioniert das?
AFB II

Verbinde jedes Alltagsphänomen mit der passenden physikalischen Erklärung.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Frag dich bei jedem Fall zuerst, ob sich etwas bewegt und ob Materie nötig ist — damit ist die Zuordnung fast schon entschieden.
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.
Am häufigsten steht in Klassenarbeiten, warme Luft sei schwerer und sinke ab — Zeile 4 ist der Klassiker.
A10
Wie gut kommt die Wärme durch?
AFB III

Immer gleicher Temperaturunterschied, immer gleiche Fläche — nur der Weg ändert sich. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = fast gar nicht, 2 = schlecht, 3 = mittel, 4 = gut, 5 = sehr gut. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = fast gar nicht5 = sehr gut
durch eine Glasscheibe
entlang eines Kupferstabs
durch eine trockene Holzplatte
durch das Vakuum in der Doppelwand einer Thermoskanne, auf dem Weg der Wärmeleitung
mit dem strömenden heißen Wasser in einem Heizungsrohr
Metalle stehen ganz oben, Holz und ruhende Luft ganz unten, und im Vakuum fällt die Leitung völlig aus — solche Rangfolgen sieht man schneller, als man rechnet.