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Wärmelehre

Die Temperatur als zentraler Bestandteil der Physik von den makroskopischen Phänomenen bis zu den thermodynamischen Grundlagen

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Themenübersicht in Wärmelehre

Wärme im Alltag

In deinem Alltag spielt die Temperatur und die Wärme für dein persönliches Wohlbefinden eine große Rolle. Bedenke, bei wie vielen Entscheidungen, die du täglich triffst, die Temperatur eine Rolle spielt: Die Kleiderwahl am Morgen aufgrund des Wetters, die Urlaubsplanung bezüglich des Klimas, die Entscheidung zwischen warmem oder kaltem Mittagessen und so weiter. Wärme im Alltag beschäftigt sich mit dem Temperaturbegriff im Alltag, ohne zu sehr auf die Physik einzugehen.

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Wenn du dich aber mit Physik beschäftigst, wirst du zwangsläufig irgendwann auf die Begriffe Temperatur und Wärme stoßen, denn die Temperatur ist eine zentrale und bedeutende Größe der Physik. Nicht umsonst existiert das physikalische Teilgebiet der Wärmelehre, die sich den Größen Temperatur und Wärme widmet. Daher ist die Temperatur auch eine SI-Größe und hat die Einheit Kelvin. Welche weiteren Temperaturskalen es gibt und wie die Temperatur physikalisch gemessen wird, ist ebenfalls Thema dieser Lektion.

Wärme wirkt auf Körper

Nachdem du nun weißt, wie die Temperatur unser tägliches Leben bestimmt, ist es an der Zeit zu verstehen, welche Wirkung Temperatur auf Gegenstände, Materialien, Flüssigkeiten oder Gase hat. Im Rahmen der Lektion Wärme wirkt auf Körper lernst du alles über das thermische Verhalten verschiedener Stoffe. Im Prinzip handelt es sich hierbei um makroskopisch sichtbares Verhalten, das temperaturbedingt ist wie zum Beispiel der Aggregatzustand eines Stoffes. Außerdem handelt diese Lektion vom idealen Gas und seinen Gesetzen.

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Wärme als Energie

Wenn du nun verstehen möchtest, warum Materialien auf Temperatur und Wärme reagieren, solltest du dir die Lektion Wärme als Energie vornehmen. Thematisch bewegst du dich hier immer weiter von der makroskopischen Beschreibung der Temperatur und seiner Phänomene zur mikroskopischen.

In dieser Lektion wird die Temperatur erstmals als Form der Energie aufgefasst. Die dir bekanntesten Energieformen sind vermutlich die potentielle und die kinetische Energie, die in der Mechanik gebräuchlich sind. Tatsächlich handelt es sich auch bei der Temperatur um eine Art kinetische Energie. Um das zu verstehen, bedarf es des Teilchenmodells.

Wie jede Energieform kann auch die thermische Energie übertragen werden. Daher behandelt diese Lektion auch die drei Arten der Wärmeübertragung: die Wärmeleitung, die Wärmeströmung (Konvektion) und die Wärmestrahlung. Wie jede Energieform kann auch die thermische Energie in andere Energieformen umgewandelt werden. Das führt zu Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen und zur nächsten Lektion.

Bewegung und Wärme

Wenn du es bis hierhin geschafft hast, bist du nun bereit für eines der größten und wichtigsten physikalischen Teilgebiete: Die Thermodynamik. Dieser Begriff setzt sich zusammen aus den griechischen Wörtern thermós, das in etwa „warm“ oder „heiß“ bedeutet, sowie dynamis, das mit „Kraft“ gleichzusetzen ist. Der Begriff Thermodynamik beschreibt also schon, dass es die Temperatur sogar vermag, Kräfte zu erzeugen. So wird in einem Motor durch Zündung eines Treibstoffs eine Kraft erzeugt, die Autos antreibt.

Über die Gesetze der Wärmestrahlung und die kinetische Gastheorie wird in der Lektion Wärme und Bewegung die Brücke von der makroskopischen Welt in die mikroskopische Welt gebaut. Hier wirst du die Hauptsätze der Thermodynamik und den Ablauf thermodynamischer Prozesse lernen, ohne die die Industrialisierung im 19. und 20. Jahrhundert in dieser Form niemals hätte stattfinden können.