Wärme, Temperatur und Licht: Eine Einführung

Wärme und Temperatur

1. Wärme

**Wärme** ist die Energie, die durch die Bewegung der Atome und Moleküle (Gruppen von Atomen) erzeugt wird. Beispielsweise kann thermische Energie in Wärme umgewandelt werden. Damit die Wärme an einer Stelle zunimmt, muss die Geschwindigkeit der Moleküle erhöht werden.

2. Temperatur

Die **Temperatur** ist ein Maß für die Wärme oder thermische Energie der Teilchen in einer Substanz. Sie drückt das Niveau der Körperwärme aus. Die Schwingungen von Atomen oder Molekülen eines Körpers, die die Höhe der inneren Energie oder Wärme bestimmen, werden als thermische Bewegung bezeichnet.

Auswirkungen von Wärme

3. Auswirkungen von Wärme

• Temperaturveränderungen: Wenn ein Körper Wärme absorbiert, steigt seine Temperatur.
• Größenänderung: Wenn ein Körper erwärmt wird, dehnt er sich aus und nimmt an Volumen zu.
• Zustandsänderung: Wärme kann dazu führen, dass ein Körper seinen Zustand ändert, z. B. von fest zu flüssig oder von flüssig zu gasförmig.

Wärmeausbreitung

4. Wärmeausbreitung

• Wärmeleitung: Wärme wird durch direkten Kontakt übertragen. Dies ist eine charakteristische Art der Wärmeübertragung in Festkörpern und erfordert, dass der Körper ein guter Wärmeleiter ist.
• Konvektion: Diese Form der Energieausbreitung tritt in Flüssigkeiten und Gasen auf.
• Strahlung: Die Energie breitet sich durch den Raum aus, ohne dass Materie vorhanden sein muss.

Energieübertragung und Licht

5. Energieübertragung

Energie kann von einem Ort zum anderen übertragen werden. Bestimmte Prozesse ermöglichen die Übertragung zwischen Orten, auch wenn diese voneinander getrennt sind. Diese Prozesse umfassen die Emission und Absorption von Schall und Licht.

Licht ist Strahlungsenergie, die aus Teilchen, den sogenannten Photonen, besteht. Diese breiten sich sowohl durch das Vakuum als auch durch Materie aus. Im Vakuum bewegt sich Licht mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km/s. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Licht zu erzeugen, die alle durch die Existenz von Materie bei hohen Temperaturen gekennzeichnet sind. Glühende Körper emittieren Photonen, die sich wellenartig in alle Richtungen ausbreiten und von anderen Körpern absorbiert werden können. Die Bahnen der Photonen können durch imaginäre Geraden, sogenannte Strahlen, dargestellt werden.

Schall ist eine mechanische Schwingung, die sich durch Materie ausbreitet. Seine Geschwindigkeit in der Luft beträgt 340 m/s, während die Geschwindigkeit in Stahl 5.100 m/s beträgt.

6. Reflexion und Brechung des Lichts

Wenn wir in den Spiegel schauen, sehen wir unser Bild, weil das Licht reflektiert wird und zu unseren Augen gelangt. Ähnlich verhält es sich mit dem Schall. Die Reflexion ist eine charakteristische Erscheinung von Wellen. Die Reflexion von Licht tritt auf ähnliche Weise auf.

Material und Lichtfarben

7. Materie und Lichtfarben

Je nach dem Verhalten verschiedener Materialien gegenüber Licht können diese wie folgt eingestuft werden:

• Transparente Materialien: Sie ermöglichen den Durchgang von Photonen, ohne sie zu absorbieren. Objekte können bis ins kleinste Detail erkannt werden.
• Transluzente Materialien: Sie ermöglichen den Durchgang von Photonen, jedoch in alle Richtungen gestreut. Die Details der Objekte dahinter sind nicht erkennbar.
• Opake Materialien: Sie absorbieren einige Photonen und reflektieren den Rest zurück in die Umgebung. Objekte dahinter können nicht gesehen werden.