Wärmelehre
100 – Was gibt die Dichte eines Stoffes an?
→ Masse pro Volumen (ρ = m/V), also wie viel Masse in einem bestimmten Volumen steckt.
100 – Nenne ein Treibhausgas.
→ Z. B. Kohlenstoffdioxid (CO₂), Methan oder Wasserdampf.
100 – Nenne zwei Energiearten (Energieformen).
→ Z. B. Bewegungsenergie, Lageenergie, Wärmeenergie, elektrische Energie, chemische Energie.
100 – Welche drei Teilchen bauen ein Atom auf?
→ Protonen und Neutronen (im Kern) sowie Elektronen (in der Hülle).
100 – Nenne die drei Arten radioaktiver Strahlung.
→ Alpha-, Beta- und Gammastrahlung.
200 – Nenne die drei Arten des Wärmetransports.
→ Wärmeleitung, Wärmeströmung (Konvektion) und Wärmestrahlung.
200 – Was ist der Unterschied zwischen natürlichem und anthropogenem Treibhauseffekt?
→ Der natürliche existiert ohne den Menschen und macht die Erde bewohnbar; der anthropogene ist die zusätzliche Verstärkung durch menschliche Aktivitäten.
200 – Wie lautet der Energieerhaltungssatz in einem Satz?
→ Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden.
200 – Was bedeuten Massenzahl und Kernladungszahl in der Nuklidschreibweise?
→ Massenzahl = Anzahl Protonen + Neutronen; Kernladungszahl (Ordnungszahl) = Anzahl Protonen.
200 – Welche Strahlung wird schon von einem Blatt Papier gestoppt, welche durchdringt dicke Materie?
→ Alphastrahlung stoppt das Papier; Gammastrahlung ist am durchdringendsten.
300 – Warum lässt man bei Eisenbahnschienen kleine Lücken (Dehnungsfugen)?
→ Weil sich das Metall bei Erwärmung ausdehnt; ohne Lücken würden sich die Schienen verbiegen.
300 – Was versteht man unter einem Kipppunkt im Klimasystem?
→ Eine Schwelle, ab der sich eine Veränderung selbst verstärkt und nicht mehr leicht rückgängig zu machen ist (z. B. Abschmelzen von Eis).
300 – In welche Energieformen wandelt eine Glühlampe elektrische Energie um?
→ In Licht(strahlungs)energie und (überwiegend) Wärmeenergie.
300 – Was sind Isotope?
→ Atome desselben Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.
300 – Was passiert beim Alphazerfall mit Massenzahl und Kernladungszahl?
→ Die Massenzahl sinkt um 4, die Kernladungszahl um 2.
400 – Warum trägt man im Sommer eher helle als dunkle Kleidung?
→ Dunkle Flächen nehmen Wärmestrahlung gut auf, helle reflektieren sie stärker – man heizt sich weniger auf.
400 – Warum wird die kurzwellige Sonnenstrahlung durchgelassen, die Wärmestrahlung der Erde aber teilweise zurückgehalten?
→ Treibhausgase sind für sichtbares (kurzwelliges) Licht durchlässig, absorbieren aber die langwellige Infrarot-(Wärme-)Strahlung der Erde.
400 – Was beschreibt der Wirkungsgrad und welchen Wert kann er höchstens annehmen?
→ Das Verhältnis von nutzbarer zu zugeführter Energie; höchstens 1 bzw. 100 %.
400 – Was zeigte Rutherfords Streuversuch über den Atomkern?
→ Der Kern ist sehr klein, positiv geladen und massereich; das Atom ist sonst fast leer.
400 – Ein Stoff hat eine Halbwertszeit von 5 Tagen. Wie viel der Anfangsmenge ist nach 15 Tagen noch übrig?
→ Nach drei Halbwertszeiten: (½)³ = 1/8 ≈ 12,5 %.
500 – Wasser hat bei 4 °C seine größte Dichte. Welche Folge hat das für einen See im Winter?
→ Das dichteste (4 °C warme) Wasser sinkt nach unten, der See friert von oben zu, und die Tiere können unten überleben.
500 – Das Strahlungsgesetz besagt: Je heißer ein Körper, desto … – ergänze zwei Aussagen.
→ Desto mehr Energie strahlt er ab und desto kurzwelliger ist das Maximum seiner Strahlung.
500 – Ein Motor nimmt 1000 J auf und gibt 250 J als nutzbare Bewegungsenergie ab. Wie groß ist der Wirkungsgrad?
→ η = 250 J / 1000 J = 0,25 = 25 %.
500 – Ein Kern hat die Massenzahl 14 und die Kernladungszahl 6. Wie viele Neutronen enthält er?
→ 14 − 6 = 8 Neutronen.
500 – Nenne je ein Argument für und gegen die Nutzung der Kernenergie.
→ Pro: hohe Energieausbeute, im Betrieb kein CO₂. Contra: radioaktiver Abfall/Endlagerung, Unfallrisiko.