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Klassenarbeit

Innere Energie (2)

7. – 8. Klasse 45 Minuten
  • Aufgabe 1

    5 Minuten 4 Punkte
    einfach

    Erkläre mithilfe des Teilchenmodells, was bei Erwärmung der Luft in einem Luftballon passiert. Gehe auch darauf ein, was man direkt beobachten kann.

  • Aufgabe 2

    6 Minuten 6 Punkte
    mittel

    Weltweit nutzt man zur Angabe einer Temperatur die Einheit Grad Celsius (\(°\text{C}\)). Ausnahmen sind lediglich die Vereinigten Staaten von Amerika, die Bahamas, Belize und die Cayman Islands. Hier verwendet man die Fahrenheitskala (\(°\text{F}\)).

    Eine Temperatur \(T_F\), die in \(°\text{F}\) gegeben ist, lässt sich mithilfe folgender Formel in eine Angabe \(T_C\) in \(°\text{C}\) umrechnen:

    \((T_F − 32) \cdot \frac{5}{9} = T_C\)

    Beurteile die folgenden Fragen, indem du jeweils in die Einheit \(°\text{C}\) umrechnest.

    1. Dein Fieberthermometer zeigt \(98°\text{F}\) an. Grund zur Panik?
    2. Der Wetterbericht für New York sagt eine Temperatur von \(20°\text{F}\) voraus. T-Shirt-Wetter?
  • Aufgabe 3

    6 Minuten 4 Punkte
    mittel

    Wir betrachten zwei Stahlbauwerke:

    1. den Eiffelturm mit einer Höhe von \(324\,\text{m}\)
    2. die Brücke von Millau mit einer Länge von \(2460\,\text{m}\)

    Berechne jeweils die Längen- bzw. Höhenausdehnung des Baustoffs bei Extremtemperaturen von \(-20\text{°C}\) im Winter und von\(​​60\text{°C}\) im Sommer.

    Hinweis: Rechne mit einem Längenausdehnungskoeffizienten \(\alpha=12\cdot 10^{-6}\,\frac{1}{\text{K}}=0{,}000012\,\frac{1}{\text{K}}\).

  • Aufgabe 4

    5 Minuten 4 Punkte
    mittel

    Erkläre, ob Wasser für ein Flüssigkeitsthermometer infrage kommt, das einen Bereich zwischen

    1. \(-20\text{°C}\) und \(50\text{°C}\)
    2. \(1\text{°C}\) und \(40\text{°C}\)

    abdecken soll.

  • Aufgabe 5

    15 Minuten 9 Punkte
    schwer

    Zur Kühlung deiner Limonade von \(400\,\text{g}\) bei einer sommerlichen Temperatur von \(25\text{°C}\) gibst du zwei Eiswürfel von je \(10\,\text{g}\) hinzu. Diese entnimmst du frisch dem Gefrierfach mit einer Temperatur von \(-15\text{°C}\).

    1. Bestimme zunächst die Energie, die zum Erwärmen des Eises auf \(0\text{°C}\) nötig ist.
    2. Auch das anschließende Schmelzen (ohne Temperaturerhöhung) des Eises benötigt Energie, diese ist das Produkt aus der spezifischen Schmelzenergie \(e_s\) und der Masse, also \(E_S=e_S\cdot m_E\). Berechne auch die Schmelzenergie.
    3. Berechne nun die Endtemperatur, die sich in dem Glas einstellt. Vernachlässige dabei den Energieaustausch mit der Umgebung.
  • Aufgabe 6

    7 Minuten 6 Punkte
    mittel

    Lea will sich Tee kochen und gibt dafür \(1\,\text{l}\) Wasser bei einer Temperatur von \(15°\text{C}\) in einen Wasserkocher mit einer Leistung von \(2000\,\text{W}\). Wie lange muss sie warten, bis das Wasser kocht? Berechne.