Big Bang 3, Schulbuch

115 Kapitel 18 A13  Reptilien gehören zu den wechselwarmen Lebewesen. Diese haben keine fixe Körpertemperatur. Wenn ihr Körper kalt ist, dann werden sie ganz träge, weil alle Vorgänge im Körper langsamer ablaufen. Um gewissermaßen auf Touren zu kommen, legen sie sich in die Sonne, weil dann ihre Kerntemperatur ansteigt. A14  Erstens hat Fett einen sehr hohen Brennwert im Vergleich zu Kohlenhydraten und Proteinen ( Tab. 18.1, S. 24 ). Zweitens ist Fett ein sehr schlechter Wärmeleiter ( Tab. 17.1 , S. 16 ). Der angefutterte Winterspeck ernährt den Bären und wärmt ihn gleichzeitig. Genial! A15  Der Brennwert der Nahrung wird nicht direkt zum Heizen verwendet, sondern um die Lebewesen am Leben zu erhalten. Zum Beispiel brauchen die Organe Energie, damit sie arbeiten können. Dabei entsteht aber Wärme, weil diese der Friedhof der Energie ist, also eigentlich ein Abfall, der beim Betrieb des Körpers abfällt. Aber dieser Abfall wird eben gleich noch einmal verwertet. A16  So schützen sich auch Tiere vor der Kälte. Im Fäustling befindet sich viel Luft, die aber an der Konvektion gehindert wird (siehe Kap. 17.2, S. 17 ). Ruhende Luft ist ein sehr guter Wärme­ isolator. A17 1) Leistung ist Arbeit bzw. Energieübertragung pro Zeit. Es gilt daher 1 W = 1 J/1 s. 2) Eine Minute hat 60 Sekunden, eine Stunde 60 Minuten und ein Tag 24 Stunden. Daher hat ein Tag 60 · 60 · 24 s = 86.400 s. 3) 8.000 kJ sind 8.000.000 J. 4) Die 8.000.000 J werden über verschiedene Zwischenschritte letztlich in Wärme umgewandelt. Die Heizleistung beträgt daher 8.000.000.000 J/86.400 s = 92,6 J/s = 92,6W. Im Haupttext ist auf die schönere Zahl 90W abgerundet. A18 1) Leistung ist Arbeit bzw. Energieübertragung pro Zeit. Es gilt daher 1W = 1 J/1 s. 2) 40 kg · 4,2 kJ = 168 k = 168.000 J 3) 5 Minuten haben 5 · 60 s = 300 s. 4) P = 168.000 J/300 s = 560 J/s = 560W A19  Je kleiner ein Lebewesen ist, desto größer ist, relativ gesehen, seine Körperoberfläche (siehe 1 Würfelmaus ) und somit auch sein Wärmeverlust. Deshalb müssen kleine Tiere extrem aktiv und hektisch sein, damit ihr Körper genug Wärme produziert, damit sie nicht erfrieren. Und aus diesem Grund brauchen sie auch – auf ihre Masse bezogen – sehr viel Nahrungsenergie. A20  Das wäre natürlich aus wärmetechnischer Sicht noch viel besser. Dann wären die Eisbären in der weißen Umgebung aber viel zu leicht zu sehen und hätten Probleme beim Beutejagen. Das weiße Fell hat also eine Tarnfunktion. die Kombination aus weißem Fell und schwarzer Haut ist ein Kompromiss, der die Eisbären gut jagen lässt, sie aber auf der andere Seite auch möglichst warm hält. A21  Bei den Augen und Ohren tritt der größte Wärmeverlust auf. Dort gibt es auch keine wärmeisolierende Schichte aus Fett oder Fell. Die Mähne des Löwen ist etwa 10 °C kühler als die restliche Haut. Das zeigt sehr gut die wärmeisolierende Wirkung eines dichte Pelzes (siehe auch A16 ). A22  Wenn du nass aus Bad oder Dusche steigst, dann beginnt das Wasser auf deiner Haut sofort zu verdunsten. Das entzieht deiner Haut jede Menge Wärme und kühlt diese sehr stark ab. Es ist so, als würde deine Haut gerade Superschweiß produzieren. Kapitel 19 A15  Im Eiskasten befindet sich ein Thermostat. Steigt die Tempera- tur über den eingestellten Wert, dann springt ein Elektromotor an, der den Kompressor betreibt, und der Eiskasten wird gekühlt. Mit dem Stellrad kann man die Temperatur im Inneren des Eiskastens festlegen, ähnlich wie man das auch bei der Heizung in der Wohnung macht. Die Sterne geben an, wie kalt es im Tiefkühlfach bzw. in der Tiefkühltruhe wird ( Tab. 29.1 ). Symbol Temperatur Haltbarkeit der Lebensmittel –6 °C einige Tage –12 °C ca. 2 Wochen –18 °C ca. 3 Monate –18 bis –25 °C 3–12 Monate A16 a) Hände reiben ( B 19.2 ): chemische Energie der Muskeln in Bewegungsenergie und diese dann in Wärmeenergie; b) Stahlwolle anzünden ( B 19.4 ): chemische Energie der Batterie in elektrische Energie und diese dann in Wärmeenergie; c) Aufprall eines Meteoriten ( B 19.9 ): Bewegungsenergie in Wärmeenergie; d) Holz verbrennen: chemische Energie in Wärmeenergie; e) Feuerbohren ( B 19.8 ): chemische Energie der Muskeln in mechanische Energie und dann in Wärmeenergie; f) Viertaktmotor ( B 19.24 ): chemische Energie des Kraftstoffs in Wärme und diese dann teilweise in Bewegungsenergie A17  Zwischen Bohrer und Holz kommt es zu Reibungskräften. Je schneller sich der Bohrer dreht, desto mehr mechanische Energie wird in Wärme umgewandelt und desto wärmer wird das Holz. Es ist ähnlich wie beim Feuerbohren ( B 19.8, S. 30 ), nur dass es in diesem Fall nicht brennen sollte. A18  Seit 2005 muss in Österreich der Müll per Gesetz verbrannt werden. Dabei entsteht natürlich jede Menge Wärme, die normalerweise ungenutzt in der Umgebung verpuffen würde. Fernheizwerke können ganze Stadteile relativ wirtschaftlich und umweltfreundlich mit Wärme versorgen und dabei die sowieso vorhandene Wärme aus dem Müll mitnutzen. Immerhin macht der Wärmeanteil aus der Müllverbrennung österreichweit etwa 25% aus. Der Rest stammt von der Verbrennung durch Erdöl und Erdgas. Im Kraftwerk wird Wasser unter Druck auf 130 °C erhitzt. Es ist im Prinzip genauso wie beim Druckkochtopf (siehe Kap. 20.3, S. 42 ). Weil Wasser eine sehr hohe Wärmekapazität hat (siehe Kap. 16.5, S. 11 ) und die Rohre sehr gut isoliert sind ( B 29.7 ), geht beim Transport zu den Haushal- ten nicht allzu viel von der Wärmeenergie verloren. T 29.1 Fernwärmerohre vor der Verlegung mit gelber Wärmeiso­ lierung. Das Wasser steht unter Druck und siedet erst bei 130°C. B 29.7 Lösungen Kapitel 18–19 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv