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Gruppenarbeit: Eisblockwette von Janine, Esther & Isabelle
Übersicht
- Gesellschaftliche & Politische Hintergründe zum Thema Wärmedämmung
- Physikalische Hintergründe:
- Wärmeleitung
- Konvektion
- Wärmestrahlung
- Eigene Schätzungen
- Berechnung (Ausgangstemperatur 0 °C)
- Fehlerrechnung:
- Temperaturschwankungen um plus/minus 2 °C aus
- Veränderungen bei anderer Zusammensetzung des Dämmmaterials
- Berücksichtigung der Ausgangstemperatur von 30 °C
- Durchschnittlicher Energiebedarf verschiedener Häusertypen & deren Bauweise (Schaubilder)
- Zusatzaufgabe (Wasser als Medium statt Eis)
- Quellen
1. Gesellschaftliche & Politische Hintergründe zum Thema Wärmedämmung
Das Thema Wärmedämmung & Energiesparung wird in den Medien aus verschiedenen Gründen heiß diskutiert. So stiegen in letzter Zeit die Preise für Öl und Kohle massiv an. Besonders die Ölpreise schaukelten sich aufgrund des ungelösten Atomkonfliktes mit dem Iran immer weiter nach oben. Außerdem ist die Nachfrage für Rohöl auf dem Weltmarkt enorm innerhalb der letzten Jahre angestiegen, was wegen der knappen Ressourcen den Preis in die Höhe treibt. 1 Barrel Rohöl kostete im Durchschnitt zu Beginn des Jahres zwischen 50 und 60 US-Dollar. Somit ist ein Grund für die Diskussion das Einsparen von Energiekosten. Des weiteren wird durch den vermutlich bevorstehenden Klimawandel aus Rücksicht auf die Umwelt versucht, die CO2 Emission zu reduzieren. Denn je mehr Kohlenstoffdioxid sich in der Atmosphäre befindet, desto mehr wird der Treibhauseffekt verstärkt und desto mehr erwärmt sich unser Klima: die Pole, wie etwa das Grönland-Eis, beginnen zu schmelzen und aus aufgetauten Permafrostböden entweicht Methan, was den Effekt noch verstärkt. Ganz zu schweigen vom Rückgang der Vegetation oder von zunehmend häufiger auftretenden Klimaextremen wie Hurrikan Katrina oder der Störung des Indischen Monsuns, was zu starken Überflutungen führte. So einigte Europa sich darauf den Treibhausgas- Ausstoß der Gemeinschaft bis 2020 um 20% zu reduzieren. Besonders die USA und China müssten ihre CO2-Emission drastisch reduzieren.
2. Physikalische Hintergründe
Im folgenden sollen die physikalischen Hintergründe erläutert werden: Wärmeenergie kann auf 3 verschiedene Arten übertragen werden. Durch
- Wärmeleitung
- Konvektion
- Wärmestrahlung
Erläuterungen zu den 3 Arten der Übertragung von Wärmeenergie:
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Bei der Wärmeleitung kommt es zum Energietransport zwischen den Atomen oder Molekülen, die in Wechselwirkung zueinander stehen, aber selbst nicht transportiert werden. Wird etwa ein fester Stab an einem Ende erwärmt, so schwingen die Atome stark hin und her. Diese Stoßbewegung regt jeweils benachbarte Atome an, usw. Das heißt, dass die Wärmeenergie allmählich durch den gesamten Stab geleitet wird, während jedes Atom seinen Platz beibehält. Gerade Metalle leiten Wärme sehr gut, da die frei vorliegenden Elektronen in ihnen mit den Atomen ständig zusammenstoßen, deren thermische Energie aufnehmen und sie weitergeben. In Gasen haben die Moleküle im wärmeren Teil des Gasvolumens eine höhere kinetische Energie, die sie beim Zusammenstoß mit langsameren Molekülen an diese abgeben.
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Die Konvektion ist im Gegensatz zur Wärmeleitung mit einem Stofftransport verbunden. Dieser Vorgang taucht zum Beispiel in der Erdatmosphäre auf. Die erwärmte Bodenluft steigt auf und führt zu einer lokalen Luftdruckminderung. In dieses Niedrigdruckgebiet strömt Luft aus den Regionen mit höherem Luftdruck. Die dabei entstehenden Winde transportieren nicht nur Luftmasse, sondern auch Wärmeenergie. So steigt etwa in einem beheizten Raum die warme Luft nach oben und die kalte Luft sammelt sich am Boden.
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Bei der Wärmestrahlung emittieren oder absorbieren Körper Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Zu dieser Art von Strahlung gehören unter anderem auch sichtbares Licht, Röntgenstrahlung, Radio- & Fernsehwellen. Befindet sich ein Körper im thermischen Gleichgewicht, so vollziehen sich Emission und Absorption mit gleicher Geschwindigkeit. Hat ein Körper eine niedrigere Temperatur als die Umwelt, so absorbiert er. Umgekehrt emittiert er. Kommt man an einem kalten Wintertag zum Beispiel in einen Raum, der durch einen Kamin beheizt wird, dann strahlt der Kamin Wärme ab.
Die komplette Arbeit können Sie als PDF runterladen.
