{"id":34678,"date":"2021-04-07T13:00:03","date_gmt":"2021-04-07T13:00:03","guid":{"rendered":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=34678"},"modified":"2025-09-20T04:43:14","modified_gmt":"2025-09-20T04:43:14","slug":"die-intuitive-idee-von-waerme-und-temperatur","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/de\/die-intuitive-idee-von-waerme-und-temperatur\/","title":{"rendered":"Die intuitive Idee von W\u00e4rme und Temperatur"},"content":{"rendered":"<style>\n\tp, ul, ol {\n\t\ttext-align: justify;\n\t}\n\th1, h2 {\n\ttext-align:center;\n\t}\n<\/style>\n<h1>Die intuitive Idee von W\u00e4rme und Temperatur<\/h1>\n<p style=\"text-align:center\"><em> Die W\u00e4rme des Kaffees, die K\u00e4lte eines Eisw\u00fcrfels und die Funktionsweise eines K\u00fchlschranks teilen ein zentrales Konzept: die W\u00e4rme und ihre Beziehung zur Temperatur. In dieser Vorlesung untersuchen wir, wie die Thermodynamik das Intuitive mit dem Wissenschaftlichen verbindet, durch praktische Experimente und allt\u00e4gliche Anwendungen, die dir helfen, den Fluss thermischer Energie, die nat\u00fcrlichen Muster der W\u00e4rme und deren Umkehrung in Systemen wie K\u00fchlschr\u00e4nken zu verstehen. Mit klaren Beispielen und praktischen Berechnungen wird dieser Inhalt deine Wahrnehmung von W\u00e4rme und ihrem Einfluss auf unser t\u00e4gliches Leben ver\u00e4ndern.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>Lernziele:<\/strong><br \/>\nAm Ende dieser Vorlesung wird der Studierende in der Lage sein,\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Zu verstehen<\/strong>, das thermodynamische Konzept der W\u00e4rme als \u201ethermische Energie im \u00dcbergang\u201c.<\/li>\n<li><strong>Zu identifizieren<\/strong>, die nat\u00fcrliche Richtung des W\u00e4rmeflusses von einem hei\u00dfen zu einem kalten K\u00f6rper.<\/li>\n<li><strong>Zu analysieren<\/strong>, wie der W\u00e4rmefluss unter bestimmten Umst\u00e4nden umgekehrt werden kann, wie in einem K\u00fchlschrank.<\/li>\n<li><strong>Zu experimentieren<\/strong> mit intuitiven Ph\u00e4nomenen im Zusammenhang mit W\u00e4rme und Temperatur, wie dem Experiment mit den drei Wassereimern.<\/li>\n<li><strong>Zu unterscheiden<\/strong> den Unterschied in der thermischen Wahrnehmung zwischen Materialien mit unterschiedlicher Leitf\u00e4higkeit, wie Metall und Holz.<\/li>\n<li><strong>Anzuwenden<\/strong> thermodynamische Konzepte zur Berechnung der in W\u00e4rme umgewandelten Energie in praktischen Situationen.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong><u>INHALTSVERZEICHNIS<\/u>:<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\"><strong>Experimente, die uns helfen, die Idee der W\u00e4rme zu verstehen<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">Das Experiment mit den drei Wassereimern<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">Kontakt mit Holz und Metall<\/a><br \/>\n<a href=\"#3\"><strong>Thermodynamische Vorstellung von W\u00e4rme<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#4\">In der Thermodynamik gibt es eine \u201enat\u00fcrliche Richtung\u201c f\u00fcr den W\u00e4rmefluss<\/a><br \/>\n<a href=\"#5\">In der Thermodynamik ist W\u00e4rme eine Gr\u00f6\u00dfe im \u00dcbergang<\/a>\n<\/p>\n<p><center><br \/>\n<iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/5eH0BxL9Phc\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p>Um die <a href=\"http:\/\/toposuranos.com\/material\/category\/ciencias\/fisica\/termodinamica\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">thermodynamische<\/a> Vorstellung von W\u00e4rme zu verstehen, ist es sinnvoll, zun\u00e4chst das Intuitive zu betrachten und dann zu etwas Formalerem \u00fcberzugehen. Wenn wir eine Tasse Kaffee nehmen oder uns morgens das Gesicht waschen, erleben wir ein Gef\u00fchl, das wir mit K\u00e4lte oder W\u00e4rme verbinden. Aber was bedeutet dieses thermische Empfinden? Es handelt sich dabei nicht nur um ein Ma\u00df der Temperatur, sondern vielmehr um eine Zusammensetzung verschiedener Daten gleichzeitig.<\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Experimente, die uns helfen, die Idee der W\u00e4rme zu verstehen<\/h2>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h3>Das Experiment mit den drei Wassereimern<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=126s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Nehmen Sie drei Eimer, einen mit kaltem Wasser und einen mit hei\u00dfem Wasser<\/strong><\/a> und den dritten mit gleichen Teilen der beiden vorherigen. Dieser letzte Eimer wird folglich Wasser mit einer Temperatur haben, die zwischen den beiden ersten liegt, er wird lauwarm sein. Legen Sie eine Hand in den Eimer mit hei\u00dfem Wasser und die andere in den mit kaltem Wasser, warten Sie einige Sekunden und legen Sie dann beide H\u00e4nde in den Eimer mit lauwarmem Wasser. Die Hand, die im hei\u00dfen Wasser war, wird es als kalt empfinden, und die Hand, die im kalten Wasser war, wird es als warm empfinden.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"thermisches Empfinden, Experiment mit den drei Eimern\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"thermisches Empfinden, Experiment mit den drei Eimern\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><\/noscript><\/p>\n<p>Woran liegt das? Das thermische Empfinden unserer Haut ist nicht nur ein Ma\u00df f\u00fcr die Temperatur, sondern betrifft auch Temperaturunterschiede (relativ zu unserer eigenen). Wir empfinden alles als warm, was eine h\u00f6here Temperatur hat, und als kalt, was eine niedrigere Temperatur hat als unsere eigene.<\/p>\n<p><a name=\"3\"><\/a><\/p>\n<h3>Kontakt mit Holz und Metall<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=263s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Das vorherige Experiment kann mit einer Variante wiederholt werden: <\/strong><\/a>Geben Sie in den Eimer mit hei\u00dfem Wasser einen Metall- und einen Holzl\u00f6ffel f\u00fcr einige Minuten, nehmen Sie sie dann heraus und ber\u00fchren Sie sie. Sie werden feststellen, dass sich der Metalll\u00f6ffel deutlich hei\u00dfer anf\u00fchlt als der Holzl\u00f6ffel. Woran liegt das? Beide haben tats\u00e4chlich die gleiche Temperatur, aber Metall leitet W\u00e4rme viel besser als Holz und f\u00fchlt sich deshalb \u201ew\u00e4rmer\u201c an.<\/p>\n<p><a name=\"4\"><\/a><\/p>\n<h2>Thermodynamische Vorstellung von W\u00e4rme<\/h2>\n<p>In der Physik sprechen wir, wenn wir von W\u00e4rme sprechen, in Wirklichkeit von <strong>\u201ethermischer Energie im \u00dcbergang\u201c.<\/strong> Nat\u00fcrlich m\u00fcssen wir, damit dies als Definition akzeptabel ist, zun\u00e4chst kl\u00e4ren, was \u201ethermische Energie\u201c \u00fcberhaupt bedeutet, aber das werden wir sp\u00e4ter behandeln. Vorerst verstehen wir thermische Energie intuitiv als jene Form von Energie, die proportional zur Temperatur ist. Und was ist Temperatur? Auch das werden wir sp\u00e4ter behandeln. Im Moment konzentrieren wir uns auf die Tatsache, dass es sich bei W\u00e4rme um einen bestimmten Energiefluss handelt, der einige Eigenschaften erf\u00fcllt:<\/p>\n<p><a name=\"5\"><\/a><\/p>\n<h3>In der Thermodynamik gibt es eine \u201enat\u00fcrliche Richtung\u201c f\u00fcr den W\u00e4rmefluss<\/h3>\n<p>Experimente legen nahe, dass W\u00e4rme sich spontan von einem hei\u00dfen K\u00f6rper auf einen k\u00e4lteren \u00fcbertr\u00e4gt, wenn sie in Kontakt kommen, und niemals in die entgegengesetzte Richtung. <img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"nat\u00fcrlicher W\u00e4rmefluss\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamik, der nat\u00fcrliche W\u00e4rmefluss\" width=\"415\" height=\"175\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"nat\u00fcrlicher W\u00e4rmefluss\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamik, der nat\u00fcrliche W\u00e4rmefluss\" width=\"415\" height=\"175\" \/><\/noscript>Unter bestimmten Umst\u00e4nden kann er jedoch in umgekehrter Richtung erfolgen, wie es bei K\u00fchlschr\u00e4nken der Fall ist; selbstverst\u00e4ndlich wird dies durch einen Preis erreicht: Man muss den K\u00fchlschrank mit Energie versorgen, damit dieser Effekt eintritt. Dieses Beispiel zeigt, dass es m\u00f6glich ist, den \u201enat\u00fcrlichen W\u00e4rmefluss\u201c umzukehren, jedoch nur, wenn der Preis in Form von Energie bezahlt wird.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"umgekehrter W\u00e4rmefluss, Energieaufwand\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamik, Energieaufwand zur Umleitung des nat\u00fcrlichen W\u00e4rmeflusses\" width=\"448\" height=\"335\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"umgekehrter W\u00e4rmefluss, Energieaufwand\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamik, Energieaufwand zur Umleitung des nat\u00fcrlichen W\u00e4rmeflusses\" width=\"448\" height=\"335\" \/><\/noscript><br \/>\n<a name=\"6\"><\/a><\/p>\n<h3>In der Thermodynamik ist W\u00e4rme eine Gr\u00f6\u00dfe im \u00dcbergang<\/h3>\n<p>Der Ausdruck \u201eim \u00dcbergang\u201c, der erscheint, wenn wir versuchen, W\u00e4rme zu definieren, ist wichtig. Obwohl wir einem bestimmten Objekt W\u00e4rme \u201ezuf\u00fcgen\u201c k\u00f6nnen, k\u00f6nnen wir nicht sagen, dass ein bestimmtes Objekt \u201eW\u00e4rme hat\u201c, so als ob wir sagen w\u00fcrden, ein Krug habe eine bestimmte Menge Wasser oder eine Batterie speichere eine bestimmte Menge elektrischer Energie. Es gibt kein \u201eMessger\u00e4t\u201c, das anzeigt, \u201ewie viel W\u00e4rme ein bestimmtes Objekt hat\u201c, weil W\u00e4rme nur Sinn ergibt, wenn sie sich \u201eim \u00dcbergang\u201c befindet. Etwas \u00c4hnliches geschieht mit Arbeit. Wir k\u00f6nnen Arbeit an einem bestimmten Objekt verrichten und dadurch seinen Zustand auf irgendeine Weise ver\u00e4ndern, aber wir k\u00f6nnen nicht sagen, dass wir Arbeit im System gespeichert haben. Stattdessen sagen wir, dass sich w\u00e4hrend der Verrichtung von Arbeit der Zustand des Systems ver\u00e4ndert hat, und in \u00e4hnlicher Weise verh\u00e4lt es sich mit der W\u00e4rme.<\/p>\n<h4>Beispiel<\/h4>\n<p>Ein elektrischer Wasserkocher mit 1[kW] wurde 5 Minuten lang eingeschaltet. Welche Energiemenge wurde in W\u00e4rme umgewandelt?<\/p>\n<p>Die in W\u00e4rme umgewandelte Energie betr\u00e4gt:<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">E=1[kW] \\cdot 5[min]= 1000 \\left[\\dfrac{J}{s}\\right] \\cdot 5 \\left[60 [s] \\right] = 30.000[J] <\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die intuitive Idee von W\u00e4rme und Temperatur Die W\u00e4rme des Kaffees, die K\u00e4lte eines Eisw\u00fcrfels und die Funktionsweise eines K\u00fchlschranks teilen ein zentrales Konzept: die W\u00e4rme und ihre Beziehung zur Temperatur. 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