Wärme, Temperatur und Schall: Eine Übersicht

Wärme und Temperatur

Wärme: Eine physikalische Größe, die die Energie misst, die von einem Körper auf einen anderen übertragen wird, aufgrund einer Differenz in ihren Temperaturen. Die SI-Einheit ist das Joule (J). 1 Kalorie = 4,18 J.

Temperatur: Die Temperatur eines Körpers hängt von der kinetischen Energie seiner Teilchen ab (Atome, Ionen, Moleküle).

Die Energie kann als Wärme von einem Körper auf einen anderen auf drei verschiedene Arten übertragen werden:

• Wärmeleitung: Erfolgt in Festkörpern.
• Konvektion: Nur bei Flüssigkeiten (Flüssigkeiten und Gasen).
• Strahlung: (Kein direkter Kontakt nötig).

Thermometer: Geräte, die es uns ermöglichen, Temperaturen zu messen. Es gibt drei Typen:

• Quecksilber
• Alkohol
• Elektronisch

Ausdehnung: Die Zunahme der Größe eines Objekts (fest, flüssig oder gasförmig) mit steigender Temperatur.

• Flüssigkeiten: Es dauert länger, bis die gleiche Temperatur bei gleichem Volumen erreicht ist.
• Gase: Dehnen sich viel stärker aus als Flüssigkeiten bei gleicher Temperatur und gleichem Volumen.

Celsius (Zentigrad) Thermometrische Skala

Fixpunkte bei 0 °C und 100 °C.

Unterschiede zwischen Leitung und Konvektion

Die Wärmeausbreitung durch Konvektion ist charakteristisch für Flüssigkeiten: Sie wird von einer Verschiebung der Materie begleitet und erzeugt Strömungen innerhalb der Flüssigkeit. Die Ausbreitung von Wärme durch Leitung, die für Feststoffe charakteristisch ist, beinhaltet, dass die festen Partikel, die mit der Wärmequelle in Kontakt stehen, eine hohe kinetische Energie erhalten, aber die Wärme wird ohne Materietransport übertragen.

Schwingungsbewegung und Schall

Die schwankende Bewegung eines Körpers wird als Schwingungsbewegung bezeichnet. Wenn Schwingungen abgestrahlt werden, spricht man von einer Schwingung.

Wellenbewegung: Die Ausbreitung einer Schwingungsbewegung durch ein Medium.

Frequenz: Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit. In der SI-Einheit wird die Frequenz in Hertz (Hz) gemessen.

Schall

Eine Schwingung, die sich als Wellenbewegung durch Materie ausbreitet. Aus diesem Grund kann sich Schall nicht im Vakuum ausbreiten.

In homogenen Medien breiten sich Schallwellen mit konstanter Geschwindigkeit aus. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 340 m/s.

Schall breitet sich schneller in Festkörpern als in Flüssigkeiten und schneller in Flüssigkeiten als in Gasen aus.

Schallqualitäten

• Intensität: Ermöglicht es uns, zwischen starken und schwachen Tönen zu unterscheiden.
• Tonhöhe: Ermöglicht es uns, zwischen hohen (scharfen) und tiefen (schweren) Tönen zu unterscheiden.
• Klangfarbe: Ermöglicht es uns, zwei Klänge gleicher Tonhöhe und Intensität zu unterscheiden.

Das normale menschliche Ohr nimmt Töne mit Frequenzen zwischen 20 Hz und 20.000 Hz wahr.

• Töne mit Frequenzen über 20.000 Hz werden als Ultraschall bezeichnet.
• Töne mit Frequenzen unter 20 Hz werden als Infraschall bezeichnet.

Ultraschall hat viele praktische Anwendungen, unter anderem in der Medizin, bei der Untersuchung des Meeresbodens und bei der Sterilisation von Lebensmitteln.

Echo

Entsteht, wenn ein Schall auf eine Oberfläche trifft, reflektiert wird und wir ihn vom ursprünglichen Schall unterscheiden können. Wenn wir den reflektierten Schall nicht unterscheiden können, spricht man von Nachhall. Die minimale Distanz für ein Echo beträgt etwa 17m.

Lärmbelästigung

Ein erhebliches Umweltproblem in Großstädten, verursacht durch Verkehr und die Mechanisierung menschlicher Aktivitäten.