Physik Forum

[Gast]

Hallo!

Ich versuch so gut es geht in Physik aufzupassen, ich lern aber ich krieg dieses Fach einfach nicht hin, deswegen suche ich mir Hilfe.

Ich habe hier folgende aufgaben stehen.

A1) Warum werden die Hauswände in heißen Gegenstände weiß gestrichen?

A2) Hinter Heizkörpern ist oft ine Styroporplatte auf die Wand geklebt.
Die Platte ist zusätzlich mt einer glänzenden Alufolie beschichtet. Wie
wirkt die Styroporplatte, wie die Alufolie?

A3) Ein elektronisches Thermometer mit dunklem Messfühler und eines mit metallisch glänzendem Messfühler liegend in der Sonne. Sie zeigen verschiedene Temperaturen an. Welches zeigt eein höhren Wert und welches einen niedrigeren? Warum?

A4) Eine Thermosflasche hält Getränke stundenlang warm:
a) Wodoruch wird verhindert, dass die Energie abgestrahlt wird?
b) Wie wird erreicht, dass der Inhat der Thermosflasche nicht durch Wärmeleitung oder Konvektion rasch abkühlt?

Ich bin eine absolute Niete in Physik

[GvC]

Es geht in allen Aufgaben um (Wärme-)Energietransport. Es gibt drei verschiedene Arten des Wärmetransports:

1. Wärmeleitung
2. Konvektion
3. Strahlung (negative Absorption)

A1) Weiße Hauswände reflektieren die WärmeSTRAHLUNG besser als dunkle. Oder anders ausgedrückt: Sie absorbieren weniger Wärmestrahlung als dunkle, nehmen also weniger Wärmeenergie auf.

A2) Styropor ist ein schlechter Wärmeleiter. Alufolie reflektiert die Wärmestrahlung.

A3) Hier handelt es sich um ein reines Strahlungsproblem. Der dunkle Messfühler absorbiert mehr Sonnenwärmestrahlung als der glänzende. Also zeigt das Gerät mit dem dunklen Messfühler eine höhere Temperatur an als das Gerät mit dem glänzenden Messfühler. Letztlich hängt die Temperaturanzeige nur von der Zeit der Bestrahlung ab. Zu unterschiedlichen Zeiten zeigen beide Geräte möglicherweise sogar dieselbe Temperatur an, das Gerät mit dem dunklen Messfühler aber eher. Beide zeigen in jedem Fall falsche Lufttemperaturen an. Die Lufttemperatur lässt sich nur dort messen, wo keine direkte Sonnenstrahlung hinkommt, also im Schatten.

A4)
a) Silberglänzende Beschichtung im Inneren (hier wird die Wärmestrahlung des Kaffees oder Tees nach innen reflektiert) und vor allem auch auf der äußeren Oberfläche verhindern die Wärmeabstrahlung. Letzteres wird häufig von Thermoskannenherstellern nicht berücksichtigt, da sie ein modisches Design in poppigen Farben verkaufen wollen. Manche Flaschen sind außen sogar schwarz, was ganz schlecht ist, denn schwarze Körper strahlen stärker als weiße oder silberglänzende.
b) Thermosflaschen bestehen im Wesentlichen aus einem doppelwandigen Glasgefäß, dessen "Doppelwand" (teilweise) evakuiert ist. Vakuum wäre ein absoluter Wärme-Nichtleiter. Ein 100%iges Vakuum kann man allerdings nicht erreichen. Doch das "Teilvakuum" ist bereits ein schlechter Wärmeleiter, Glas ebenfalls. Also wird die Wärmeleitung behindert durch Teilvakuum und Glas.
Konvektion bezeichnet strömende Medien (z.B. Luft), die sich an warmen Oberflächen aufheizen, dadurch in Bewegung geraten (warme Luft steigt beispielsweise auf) und damit die Wärme abtransportieren. Im Allgemeinen wird die Wärme dann dorthin transportiert, wo sie von kalten Medien (Körpern oder Luftmassen) aufgenommen wird. In der Thermoskanne gibt es im evakuierten Bereich "praktisch" kein Medium (Luft) oder nur sehr wenig, so dass die Konvektion weitestgehend unterbunden ist.

[Frank]

Thermoskannen sind eine feine Sache. Man kann damit im Winter Kaffee sehr lange warm und im Sommer Eistee sehr lange kalt halten.

Woher weiß die Kanne aber, ob gerade Sommer oder Winter ist?