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Wärme und Temperatur - Arbeitsblatt für Physik (Klasse 9)
Wärme und Temperatur
Aufgabe 1: (1 Punkte)
Welche der folgenden Aussagen zur thermischen Energie und Temperatur sind korrekt? Wähle alle zutreffenden Antworten.
Aufgabe 2: (1 Punkte)
Welche der folgenden Einheiten sind korrekt für physikalische Größen im Kontext der Thermodynamik?
Aufgabe 3: (1 Punkte)
Ein Metallwürfel wird erhitzt. Welche der folgenden Aussagen beschreiben physikalische Vorgänge dabei korrekt?
Aufgabe 4: (1 Punkte)
Welche Mechanismen des Wärmetransports gibt es? Wähle alle zutreffenden.
Aufgabe 5: (1 Punkte)
Gegeben ist die Formel $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$. Welche der folgenden Aussagen zur Anwendung dieser Formel sind korrekt?
Aufgabe 6: (1 Punkte)
Was passiert beim Phasenübergang von Eis zu flüssigem Wasser bei $0 ^ ext{o}C$ unter Normaldruck?
Aufgabe 7: (1 Punkte)
Welche Aussagen zur Wärmestrahlung sind korrekt?
Aufgabe 8: (1 Punkte)
Zwei Körper A und B mit unterschiedlichen Massen ($m_A = 2 \cdot m_B$) und gleichen spezifischen Wärmekapazitäten ($c_A = c_B$) erhalten die gleiche Wärmemenge $Q$. Welche Aussage ist korrekt?
Aufgabe 9: (1 Punkte)
Warum ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser im Vergleich zu Metallen ungewöhnlich hoch?
Aufgabe 10: (1 Punkte)
Ein geschlossenes System tauscht Energie mit der Umgebung aus. Welche Aussagen zur Thermodynamik sind physikalisch korrekt?
Musterlösung
Aufgabe 1: (1 Punkte)
Die Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen eines Körpers.
Wärme ist eine Energieform, die in einem Körper gespeichert ist.
Die innere Energie eines Systems ist die Summe der kinetischen und potenziellen Energien aller Teilchen.
Wärme fließt immer von einem Körper mit geringerer Temperatur zu einem Körper mit höherer Temperatur.
Aufgabe 2: (1 Punkte)
Die Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist $J / (kg \cdot K)$.
Wärmemenge wird in der Einheit Watt ($W$) gemessen.
Die Temperaturdifferenz kann in Kelvin ($K$) oder Grad Celsius ($^ ext{o}C$) angegeben werden.
Die spezifische Schmelzwärme wird in Joule ($J$) angegeben.
Aufgabe 3: (1 Punkte)
Die Schwingungsamplitude der Teilchen im Kristallgitter nimmt zu.
Die Masse des Würfels nimmt aufgrund der thermischen Ausdehnung messbar zu.
Das Volumen des Würfels vergrößert sich in der Regel durch die Erwärmung.
Die Dichte des Metalls nimmt bei Erwärmung ab.
Aufgabe 4: (1 Punkte)
Wärmeleitung (Konduktion)
Wärmeströmung (Konvektion)
Wärmestrahlung (Emission)
Wärmeabsorption durch Vakuumverschiebung
Aufgabe 5: (1 Punkte)
$c$ ist eine stoffspezifische Konstante.
Die Formel gilt auch während eines Phasenübergangs (z.B. Schmelzen).
$\Delta T$ ist die Differenz zwischen End- und Anfangstemperatur.
Die Masse $m$ muss für eine korrekte Berechnung immer in Gramm eingesetzt werden.
Aufgabe 6: (1 Punkte)
Die Temperatur des Systems steigt während des Schmelzens kontinuierlich an.
Die zugeführte Energie wird genutzt, um die Bindungskräfte im Festkörper zu überwinden.
Die mittlere kinetische Energie der Teilchen bleibt während des Schmelzvorgangs nahezu konstant.
Das Volumen nimmt beim Schmelzen von Eis zu Wasser zu.
Aufgabe 7: (1 Punkte)
Wärmestrahlung benötigt ein Medium zur Ausbreitung.
Dunkle, matte Oberflächen absorbieren Wärmestrahlung besser als helle, glänzende Oberflächen.
Wärmestrahlung ist eine Form elektromagnetischer Wellen.
Ein Körper sendet nur dann Wärmestrahlung aus, wenn er wärmer als seine Umgebung ist.
Aufgabe 8: (1 Punkte)
Körper A erwärmt sich stärker als Körper B.
Körper B erwärmt sich doppelt so stark wie Körper A.
Beide Körper erfahren die gleiche Temperaturänderung.
Die Temperaturänderung von B ist $\Delta T_B = Q / (c_B \cdot m_B)$.
Aufgabe 9: (1 Punkte)
Wassermoleküle können Rotationsenergie aufnehmen.
Ein Teil der Energie wird für das Aufbrechen von Wasserstoffbrückenbindungen verbraucht.
Wasser hat eine geringere Dichte als die meisten Metalle.
Die hohe Wärmekapazität ist direkt auf die elektrische Leitfähigkeit zurückzuführen.
Aufgabe 10: (1 Punkte)
Bei einem adiabatischen Prozess findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt ($Q = 0$).
Der absolute Nullpunkt der Temperatur liegt bei $0 ^ ext{o}C$.
Die innere Energie eines idealen Gases hängt nur von seiner Temperatur ab.
Ein Perpetuum Mobile erster Art würde den Energieerhaltungssatz verletzen.
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