Thermische Energie und Wärme

Wird einem Körper Wärme zugeführt, so erhöht sich seine thermische Energie und damit auch seine Temperatur. In einem Experiment war zu untersuchen, welche physikalischen Größen die Temperaturänderung eines Körpers bei Wärmezufuhr beeinflussen.

In einem ersten Teilversuch wurde die Abhängigkeit der Temperaturänderung des Körpers (100 ml Wasser) von dem Betrag der zugeführten Wärme untersucht. Im Teilversuch 2 war die Abhängigkeit der Temperaturänderung von der Masse des zu erwärmenden Körpers (200 ml Wasser) zu untersuchen. Schließlich wurde im dritten Teilversuch die Abhängigkeit der Temperaturänderung vom zu erwärmenden Stoff (jeweils 100 ml Wasser und Speiseöl) untersucht.

Die gewonnenen Messergebnisse sollen nun mit Hilfe des Rechners ausgewertet werden. Lies dir dazu die folgenden Arbeitsanweisungen genau durch und löse Schritt für Schritt die Aufgaben.

1. Die Auswertung der Messwerte soll mit Hilfe einer Tabellenkalkulation erfolgen. Übertrage dazu zunächst die von dir handschriftlich aufgezeichneten Messwerte in eine Excel-Tabelle. Die Vorlage der Tabelle kannst du dir hier herunterladen. Speichere die Datei in deinem Homeverzeichnisund öffne sie anschließend mit Excel.
2. Trage jetzt in die vorbereiteten Tabellen die Messwerte ein, die du in dem Versuch aufgenommen hast.

3. Rechne nun jeweils die Temperatur von °C in K um. Berechne anschließend die Temperaturdifferenz DT für die im Versuch verwendeten Zeitdifferenzen Dt von 30 s.

   Hinweis: Vereinfache dir das Eintragen der Formeln durch automatisches Füllen, so wie du es im Informatikunterricht in Klasse 7 gelernt hast.

4. Stelle nun die drei Messreihen für die absolute Temperatur in K in einem(!) Liniendiagramm dar.
   1. Markiere dazu die drei Datenreihen mit gedrückter Steuerungstaste mit der Maus.
   2. Erstelle das Diagramm (Einfügen -> Liniendiagramm).
   3. Wähle für die Rubrikenachse die Datenreihe für die Zeit.
   4. Beschrifte die Datenreihen (100 ml Wasser, 200 ml Wasser, 100 ml Rapsöl), die Achsen des Diagramms (Zeit in s, Temperatur in °C) und versieh das Diagramm mit einem aussagekräftigen Titel.
   5. Leider beginnen die drei Graphen jetzt noch nicht auf der senkrechten Achse. Ändere dazu die Eigenschaften der Rubrikenachse, indem du mit der Maus auf die Rubrikenachse einen Doppelklick ausführst. Wähle die Achsenoption Vertikale Achse schneidet bei Rubriknummer 1 und Achsenposition -> Auf Teilstrichen..
5. Auswertung der Messreihen: Notiere dir die Antworten zu den folgenden Fragen kurz unter den Tabellen.
   1. Versuch 1: Analysiere die errechneten Werte für DT in Abhängigkeit von der Zeitänderung Dt und formuliere eine Erkenntnis. Betrachte den zugehörigen Graphen im Diagramm und formuliere eine Erkenntnis über den Zusammenhang zwischen zugeführter Wärme Q und der Temperaturänderung DT.
   2. Vergleiche den Graphen von Versuch 1 mit dem Graphen von Versuch 2. Was stellst du fest? Untermauere deine Vermutung indem du die Datenreihen für DT von Versuch 1 und Versuch 2 vergleichst.
      Formuliere nun eine Erkenntnis über den Zusammenhang zwischen zugeführter Wärme Q und erzielter Temperaturänderung DT in Abhängigkeit von der Masse des zu erwärmenden Körpers. Analysiere dazu wiederum die errechneten Werte für DT in Abhängigkeit von der Zeitänderung Dt.
   3. Vergleiche den Graphen von Versuch 1 mit dem Graphen von Versuch 3. Formuliere eine Erkenntnis über die Stoffabhängigkeit von zugeführter Wärme Q und erzielter Temperaturänderung DT.
6. Drucke dein Dokument aus. Überprüfe zuvor unbedingt die Seitenansicht.