Wie war das noch - Schulwissen neu aufpoliert
hinzu (er bringt den Müll tatsächlich weg; jemand leistet viel = er hat ein hohes Arbeitstempo). Man misst die Leistung in Watt, Kilowatt oder PS.
Die Angabe PS (Pferdestärke) wurde offiziell abgeschafft, ist aber für Motoren noch immer gebräuchlich; wer ein 75-Kilo-Gewicht in einer Sekunde einen Meter anhebt, leistet ein PS. Dieser Wert wurde um 1800 eingeführt, weil man annahm,
dass ein Pferd genau das schafft. Ein PS entspricht rund 735 Watt oder 0,735 Kilowatt.
Albert Einstein hat herausgefunden, dass Energie auch mit Masse und Geschwindigkeit zu tun hat; das hat er mit der einfachen Formel E=mc 2 festgehalten (siehe Seite 201).
Von unvorstellbar kalt bis extrem heiß: die Temperaturen
Weder auf der Erde noch sonst irgendwo im Universum kann es kälter werden als minus 273,15 Grad Celsius. Dieser Wert wird absoluter Nullpunkt genannt, weil die Bewegungsenergie der Teilchen in einem Atom nicht noch geringer sein kann, als sie bei dieser Temperatur ist.
Die Kelvin-Skala wird vor allem in der Wissenschaft verwendet. Sie ist so unterteilt wie die Celsius-Skala: Ein Grad Kelvin entspricht einem Grad Celsius, aber sie beginnt beim absoluten Nullpunkt, bei minus 273,15 Grad Celsius – das sind null Kelvin (0 K). Eis taut (und Wasser friert) bei null Grad Celsius, das sind 273,15 K. Und wenn Wasser bei 100 Grad Celsius kocht, dann sind das auch in Kelvin 100 Grad mehr, also 373,15 K.
Wenn ein Stoff so warm oder heiß wird, dass er vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht, entsteht Verdunstungskälte.
Wenn er abkühlt und vom gasförmigen Zustand in den flüssigen übergeht, entsteht Kondensationswärme.
Wie kommt Wärme von einem Ort zum anderen? Es gibt verschiedene Wege.
Wärmestrahlung: Man spürt die Wärme auf der Haut, auch wenn ihre Quelle entfernt ist. Beispiele sind Sonne, Feuer und Kachelofen.
Wärmetransport (= Wärmeströmung ): Die Wärme strömt in Flüssigkeit oder einem Gas. Zum Beispiel in Form von warmem Wasser in Heizungsrohren.
Wärmeleitung: Hier wird Wärme vom heißen zum kalten Teil eines Körpers geleitet. Zum Beispiel von der Elektroplatte zum Kochtopf. Metalle sind gute Wärmeleiter, Luft und Kunststoff dagegen schlechte, weshalb man sie in Häusern zur Wärmedämmung nutzt.
Die Energie, die man braucht, um ein Gramm Wasser um ein Grad Celsius zu erhöhen, ist eine Kalorie (1 cal). Will man tausend Gramm Wasser (einen Liter) um ein Grad erwärmen, braucht man tausend Kalorien (= eine Kilokalorie = 1 kcal). In der Physik wird zur Bestimmung der Energie meist der weniger populäre Begriff »Joule« verwendet (siehe Seite 191).
Elektrische Energie: Was ist Strom – und wie entsteht er?
Wissenschaftler sagen: Alles, was uns umgibt (und wir selbst auch) besteht aus Atomen. Aber Strom? Aus welchen Atomen soll er bestehen? Aus gar keinen, denn er besteht nicht aus, sondern er entsteht in Atomen.
Ein Atom enthält normalerweise ebenso viele positiv geladene Teilchen (Protonen) in seinem Kern wie negativ geladene Teilchen (Elektronen), die in Bahnen um den Kern herumsausen. In diesem Fall zeigt das Atom nach außen keine elektrische Ladung und ist neutral. Wenn sich aber die positiven und negativen Ladungen im Ungleichgewicht befinden, entsteht elektrische Ladung. Strom ist das Fließen einer elektrischen Ladung.
Damit elektrische Ladung fließen kann, muss ein leitendes Material vorhanden sein, zum Beispiel ein Metall oder salzhaltiges Wasser (auch Leitungswasser enthält Salze). Nicht leitend sind Holz, Gummi, Porzellan und Luft.
Elektrizität entsteht nur mithilfe einer Stromquelle, zum Beispiel in einem Generator (siehe Kasten auf Seite 196). Bekanntes Beispiel für einen Generator im Kleinformat: der Fahrrad-Dynamo.
Kleinere Strommengen lassen sich durch eine Batterie erzeugen. Sie enthalten zwei Stoffe, die miteinander reagieren (zum
Beispiel Zink und Mangan). Sie bewirken, dass Elektronen fließen und chemische Energie in elektrische Energie verwandeln. Die Elektronen treten aus ihrem Minuspol aus, fließen durch leitendes Material (eine Leitung) und am anderen Ende des geschlossenen Stromkreises durch den Pluspol zurück in die Batterie. (Lange Zeit nahm man an, dass der Strom anders herum fließt, vom Pluspol zum Minuspol.)
Die Stromquelle liefert eine bestimmte Spannung, das ist die Kraft, die den Elektronenfluss hervorruft. Man kann sie mit dem Druck in einer Wasserleitung vergleichen. Die Stromspannung misst man in
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