WÄRME

Kurze Einführung aus Pumping-Physics-Sicht

Viele natürliche, oft sehr anschauliche Phänomene und technische Abläufe fallen in den Bereich der Wärmelehre: Mischen heißer und kalter Flüssigkeiten, die meisten Motoren sind Wärmekraftmaschinen u.v.m.

Die Wärmelehre (auch Thermodynamik) fußt auf den Gesetzmäßigkeiten der Mechanik.

Dieser physikalische Zusammenhang wird klar, wenn wir zur Deutung von Wärmeerscheinungen Modellvorstellungen über den atomaren Aufbau der Körper zur Hilfe nehmen. So wird etwa die Temperatur als Bewegungsenergie der Moleküle verstanden.

Früher glaubte man, Wärme sei als spezieller „Wärmestoff“ in den Körpern vorhanden. Aber man hat etwa nie beobachtet, dass heiße Körper schwerer würden. Heute wissen wir, dass die genauer bezeichnete Wärmemenge eine Form von Energie ist.

Daher lässt sich Wärmeenergie auch in mechanische Energie umwandeln. Dampfmaschinen nehmen Wärme auf und geben mechanische Arbeit ab. Beim Reiben wird umgekehrt mechanische Arbeit aufgewendet und es entsteht Wärmeenergie.

Der hier gemachte Einstieg in die Wärmelehre umfasst:

Aggregatzustände – Teilchenmodell
In welchen Zustandsformen kommt Materie vor und was hat es mit dem Teilchenmodell auf sich?

Temperatur
Die Temperatur ist eine wichtige Zustandsgröße der Wärmelehre.

Ausdehnung von Körpern
Ganz praktisch wird es bei der Ausdehnung von Körpern bei Erwärmung.

Volumen, Druck und Temperatur bei Gasen
Beim Beobachten von Gasen erkannte man ganz grundlegende Tatsachen wie die absolute Temperatur. In der kinetischen Gastheorie konnten die erprobten Gesetze der Mechanik erfolgreich auch auf Fragen der Wärmelehre angewendet werden. Als die Mechanismen bei der Änderung der Inneren Energie verstanden wurden, konnte auch die wechselseitige Umformung und sogar die Äquivalenz der verschiedenen Energieformen, insbesondere der Wärmeenergie, erklärt werden. Mit aus dem Alltag bekannten Phänomenen der Wärmeausbreitung, wie z.B. durch Strahlung, endet diese Einführung in die Wärmelehre.

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