Warum friert man nach dem Baden?
Bestimmt kennst Du das: Man kommt aus der Dusche und friert. Nachdem man sich abgetrocknet hat, ist es weniger kalt.
Mit dem folgenden Experiment wollen wir herausfinden, woran das liegt. Dafür müssen wir uns zuerst ein Thermometer bauen. Baue die folgende Schaltung auf dem Arduino (so heißt der kleine Computer) auf:
Jetzt hast Du Dir ein digitales Thermometer gebaut. Es muss aber noch programmiert werden. Öffne dafür das Programm Arduino (Falls es nicht auf Deinem Computer installiert ist, lade es Dir hier herunter: https://www.arduino.cc/en/software Falls Du Probleme mit der Installation hast, frage Deine Lehrkraft um Hilfe)
Nachdem Du die Software Arduino gestartet hast, musst Du die Schaltung mit dem Computer über ein USB-Kabel verbinden. In dem weißen Feld suchst Du den angeschlossenen Arduino-Computer aus.
Jetzt klickst Du auf Werkzeuge > Bibliothek verwalten (engl.: Tools> manage Libaries )
Es öffnet sich am Rand ein Feld. Hier gibst Du u8g2 ein . Anschließend auf das grüne „installieren, weiter unten klicken. Damit installierst Du einen vorgefertigten Programmcode für das Display.
Und zum Glück gibt es auch einen vorgefertigten Programmcode für den Temperatursensor. Dafür musst Du nach „DallasTemperature“ von Miles Burton suchen und installieren.
Jetzt musst Du nur noch den folgenden Code eingeben. Wenn Du auf „DS18B20_mit_OLED“ klickst öffnet sich ein Fenster mit dem Code, den Du mit strg + c kopieren kannst. Dann kopierst Du ihn mit strg+v in die Arduino Software.
Jetzt musst Du nur noch auf den Pfeil klicken, um den Code auf den kleinen Computer zu laden.
Jetzt sollte Dein selbstgebautes Thermometer funktionieren.
Wennes mit der Hand umschließt, stellst Du fest, dass es immer ein wenig dauert, bis es die richtige Temperatur misst, weil der Messsensor immer erst die Temperatur der Umgebung annehmen muss. Erst wenn sich die Anzeige eine Zeit lang nicht mehr verändert, hast Du die richtige, die wirkliche Temperatur messen.
Jetzt wollen wir mit dem Thermometer arbeiten, ein paar Experimente machen und uns ein paar Dinge erklären!
1. Überschrift: Verdunstungskälte
Material: Ein digitales Thermometer, ein Stück Stoff oder Papieraschentuch und einige tropfen Wasser, einige Tropfen Alkohl.
Versuch: Das Taschentuch wird um den Temperaturfühler gewickelt und mit einigen Tropfen Wasser befeuchtet. Wiederhole den Versuch mit einigen Tropfen Alkohol.
Beobachtung: ________________________________________________________
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Erklärung: Das Wasser verdunstet (verdampft) vom Taschentuch. Damit Wasser vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht benötigt es Energie. Diese Energie wird von dem zurückbleibenden Taschentuch „geklaut“. Das Taschentuch hat dadurch weniger Wärme(energie), es wird also kälter.
Übertrage das Ergebnis: a) Warum friert man nach dem Duschen? b) Warum ist es sinnvoll sich schnell abzutrocknen? c) Was passiert vermutlich nach dem Abtrocknen mit der Temperatur Deines nassen Handtuchs? d) Warum friert man in nasser Kleidung? Beantworte die Fragen schriftlich in Deinem Heft oder Hefter.
*Die Freaks wiederholen den Versuch, fertigen eine Messwerttabelle und ein Temperatur-Zeit-Diagramm an.
2. Überschrift: Kältemischung
Material: Ein digitales Thermometer, ein Glas voller Eisstückchen, Kochsalz
Versuch: Messe die Temperatur im Glas. Gibt danach circa 2 bis 5 Teelöffel Salz zum Eis, verrühre es und messe die Temperatur für circa 10 Minuten.
Beobachtung: ________________________________________________________
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Erklärung: Das Salz löst sich im Eis auf. Dafür benötigt das Salz (Wärme-)Energie. Diese Energie holt es sich aus dem Eis. Es wird dadurch noch kälter. Aber warum schmilzt das Eis dann?
Zur Erklärung muss man wissen, dass eine Lösung von Salz in Wasser bei viel niedrigeren Temperaturen als reines Wasser fest wird, nämlich erst bei minus 21 Grad. Das Salz löst sich im Wasser und aus dem Eis wird ständig neues Wasser gebildet, um das Salz lösen zu können. Damit das Eis schmelzen kann, wird wieder (Wärme-) Energie benötigt. So schmilzt das Eis weiter und es wird gleichzeitig kälter.
*Die Freaks wiederholen den Versuch, fertigen eine Messwerttabelle und ein Temperatur-Zeit-Diagramm an.
Übertrage das Ergebnis: a) Warum wird im Winter Salz auf die Straßen gestreut b) Warum ist es nicht sinnvoll bei Temperaturen kälter als minus 21 Grad Salz auf die Straße zu streuen? c) Wenn sich Salz in Wasser auflöst, so wird das Wasser kälter (Das kannst Du gerne noch einmal mit einem Experiment überprüfen). Was müsste man machen, wenn man will, dass sich das Salz sehr schnell auflöst? Beantworte die Fragen schriftlich in Deinem Heft oder Hefter.