• M7 Subjektives Wärmeempfinden
  • Sandri
  • 13.09.2024
  • Physik
  • 7
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Du kennst be­stimmt die Si­tu­a­ti­on. Es ist der Be­ginn der Frei­bad­sai­son und Du bist mit Dei­nen Freun­den ins Frei­bad ge­gan­gen. Jetzt wollt Ihr in das Schwimm­be­cken sprin­gen, ein Freund stellt sich unter die Du­sche am Rand und duscht sich an­schei­nend kalt ab. Wieso? Warum könn­te er das ma­chen?
Wie kann man das jetzt un­ter­su­chen oder er­klä­ren? Was be­nö­ti­gen wir dafür?
Ex­pe­ri­ment

Mit dem Ex­pe­ri­ment (oder auch um­gangs­sprach­lich Ver­such ge­nannt) un­ter­su­chen wir in den Na­tur­wis­sen­schaf­ten sys­te­ma­tisch Phä­no­me­ne oder Fra­ge­stel­lun­gen.

Ers­tens sind sie so auf­ge­baut, das sie wei­de­rhol­bar sind, jeder, über­all sie durch­füh­ren kön­nen soll­te und auf die sel­ben Er­geb­nis­se kom­men soll­te.

Zwei­tens wer­den die Er­geb­nis­se, um sie ver­glei­chen zu kön­nen, fest­ge­hal­ten.

Sub­jek­ti­ves Wär­me­emp­fin­den
Um das mensch­li­che Wär­me­emp­fin­den mal auf den Prüf­t­stand zu stel­len ma­chen wir dazu einen Ver­such.
Was er­war­test Du das dabei her­aus­kommt?

Auf­bau und Durch­füh­rung:

Ma­te­ri­al: 3 Be­cher­glä­ser ($00 ml, 250 ml, 100ml), Was­ser, Eis­wür­fel, Gas­bren­ner, Sta­tiv­fuß, Sta­tiv­stan­ge, Sta­tiv­ring mit Muffe, Drahnt­netz mit Ke­ra­mik, Ther­mo­me­ter, Bü­gel­gas­an­zün­der

In dem gro­ßen Be­cher­glas wer­den 300 ml Was­ser auf 40°C er­hitzt. In das mitt­le­re Be­cher­glas kom­men 100 ml Lei­tungs­was­ser und 100 ml von dem hei­ßen Was­ser. In das klei­ne Be­cher­glas kommt kal­tes Lei­tungs­was­ser und Eis­wür­fel.

Halte zu­erst einen Fin­ger nach­ein­an­der in die ver­schie­de­nen Be­cher­glä­ser.

Als zwei­tes hälst Du einen Fin­ger der lin­ken Hand in das kalte Was­ser und einen Fin­ger der rech­ten Hand in das Eis­was­ser. Lass die Fin­ger eine halbe Mi­nu­te in den Glas­be­chern. Halte dann beide Fin­ger in das mitt­le­re Be­cher­glas.

Be­ob­ach­tung und Er­klä­rung:

Der Fin­ger in dem Gefäß mit dem kal­ten Was­ser fühlt sich   an. Der Fin­ger in dem Gefäß mit dem war­men Was­ser fühlt sich   an. Wenn jetzt beide Fin­ger in das mitt­le­re Gefäß ge­legt wer­den, so fühlt sich der Fin­ger, der im kal­ten Was­ser war   an. Der Fin­ger, der im war­men Was­ser lag, fühlt sich   an.

Ob­wohl das Was­ser in dem mitt­le­ren Gefäß nur eine Tem­pe­ra­tur hat, fühlt es sich für die bei­den Fin­ger, die vor­her in ver­schie­de­nem war­men Was­ser waren un­ter­schied­lich an!



Auf das mensch­li­che Tem­pe­ra­tur­emp­fin­den kann man sich nicht 100%-ig ver­las­sen.

Versuchsprotokoll

Womit Du eben oben gearbeitet hast ist ein sogenanntes Versuchs- oder Experimentier-protokoll. Insgesamt besteht es aus vier Teilen. Es baut sich auf aus der Beschreibung des Aufbaus, dann der Beschreibung der Durchführung, danach kommt die Beobachtung was passiert ist und abschließend die Erklärung. In den M-Paketen sind der Aufbau und die Durchführung, sowie Beobachtung und Erklärung zusammengefasst. In den anderen Paketen werden diese Teile getrennt.

Wort­spei­cher

der Eis­wür­fel, die Eis­wür­fel   

un­ter­schied­lich

un­ter­su­chen, ich un­ter­su­che

er­klä­ren, ich er­klä­re

fül­len, ich fülle

füh­len, es fühlt



Vor dem Ex­pe­ri­ment

Vor dem Ex­pe­ri­ment kann es noch ein paar Fra­gen oder Hin­wei­se geben. Du darfst be­reits vor dem Ex­pe­ri­ment über­le­gen was pas­sie­ren könn­te.

Auf­bau

Hier wird das Ma­te­ri­al auf­ge­zählt. Ein Bild oder eine Skiz­ze des Auf­bau­es er­leich­tern es Dir das Ex­pe­ri­ment auf­zu­bau­en.

1.



2.



3.




4.

Durch­füh­rung

Hier fin­dest Du die Be­schrei­bung, was Du ma­chen sollst.

Beo­abch­tung

Hier hälst Du Deine Be­ob­ach­tun­gen fest. Sei mög­lichst genau. Be­schrei­be nur das was wahr­nehm­bar ist und nicht was du glaubst.

Er­klä­rung

Hier hälst Du jetzt die Er­kennt­nis­se des Ex­pe­ri­ments fest. Hier wird jetzt in­ter­pre­tiert und Ge­setzt­mä­ßig­kei­ten her­ge­lei­tet. Viel­leicht wird auch ein Merk­satz for­mu­liert.

1
a) In wel­chen Si­tu­a­ti­on kannst Du Dir vor­stel­len, das Men­schen die Tem­pe­ra­tur un­ter­schied­lich emp­fin­den?
b) In wel­chen Si­tu­a­ti­o­nen kann es sogar ge­fähr­lich sein sich auf das sub­jek­ti­ve Wär­me­emp­fin­den zu ver­las­sen?

Cel­si­us­ska­la

Cel-​sius

Zum Mes­sen einer Größe be­nö­tigt man min­des­tens einen Be­zugs­punkt (Fix­punkt) und eine Ein­heit (Ein­tei­lung der Größe). Bei Län­gen ist der Be­zugs­punkt die und die Ein­heit ist Meter. Dabei ist der Meter will­kür­lich fest­ge­legt wor­den, aber seit­dem eine feste Be­zugs­grö­ße.

100° C

Sie­de­punkt von Wass­ser

Stoff­ei­gen­schaft Ge­frier­punkt
und Sie­de­punkt

Ver­schie­de­ne Stof­fe haben ver­schie­de­ne Ge­frier- und Sie­de­punk­te. Ben­zin zum Bei­spiel hat einen Ge­frier­punkt von -90°C und einen Sie­de­punkt von 60-95°C. Also für eine Tem­pe­ra­tur­ska­la eine nicht ge­eig­ne­ter Be­zugs­stoff. Auch Al­ko­hol mit einem Ge­frier­punkt von -114°C und einem Sie­de­punkt von 78°C ist nicht wirk­lich ge­eig­net.

Fix­punkt

Ein Fix­punkt ist ein fes­ter Be­zugs­punkt für eine Mes­sung oder Be­ob­ach­tung.

Fix­punk­te der Cel­si­us­ska­la

Auf der Cel­si­us­ska­la ist der Ge­frier­punkt von Was­ser mit 0° C und der Sie­de­punkt (Koch­punkt) von Was­ser mit 100° C fest­ge­legt.

Be­zugs­punkt für
Tem­pe­ra­tu­ren

Was sind gute Be­zugs­punk­te für Tem­pe­ra­tu­ren? Die Be­zugs­punk­te soll­ten in der Er­fah­rungs­welt der Men­schen lie­gen und auch leicht zu be­ob­ach­ten sein. Daher sind die Be­zugs­punk­te der Cel­si­uska­la viel­leicht leich­ter nach­zu­voll­zie­hen als die der Fah­ren­heits­ska­la.

0° C

Ge­frier­punkt von Wass­ser

Ein­heit °C

Ein Grad Cel­si­us (1°C) ist der hun­derts­te Teil des Ab­stan­des der Tem­pe­ra­tur zwi­schen dem Ge­frier­punkt (0°C) und dem Sie­de­punkt (100°C) von Was­ser.

Wort­spei­cher

die Cel­si­us­ska­la,-

der Fix­punkt, die Fix­punk­te

der Sie­de­punkt, die Sie­de­punk­te

der Ge­frier­punkt, die Ge­frier­punk­te

55° C
Schmerz!
45° C
obe­rer Wahr­neh­mungs­be­reich für die Warm­re­zep­to­ren
35° C
nor­ma­les Tem­pe­ra­tur­emp­fin­den
25° C
nor­ma­les Tem­pe­ra­tur­emp­fin­den
15° C
un­te­rer Be­reich für die Kalt­re­zep­to­ren
5° C
Schmerz!
Sin­nes­zel­len des Tem­pe­ra­tur­emp­fin­dens

Der Mensch hat in der Haut zwei un­ter­schied­li­che Zell­arten zum Tem­pe­ra­tur­emp­fin­den. Ein­mal die so­ge­nann­ten Warm­re­zep­to­ren die auf Wärme und an­de­rer­seits die Kalt­re­zep­to­ren die auf Kälte re­agie­ren.

Gren­zen der Tem­pe­ra­tur­wahr­neh­mung

Die Kalt­re­zep­to­ren neh­men Tem­pe­ra­tu­ren ab 15° C wahr. Die Warm­re­zep­to­ren neh­men Tem­pe­ra­tu­ren bis 45° C wahr. Au­ßer­halb die­ses Be­reichs re­agie­ren die Schmerz­re­zep­to­ren in der Haut auf die Tem­pe­ra­tu­ren, das heißt wir füh­len dann einen Schmerz.

2
Es gibt für be­stimm­te Räume in Ge­bäu­den Tem­pe­ra­tur­emp­feh­lun­gen. Wel­che gibt es? Re­cher­chie­re im In­ter­net.

Daher ist es wich­tig ob­jek­tiv die Tem­pe­ra­tur fest­stel­len zu kön­nen, um eine ge­naue Aus­sa­ge zu haben und auch Tem­pe­ra­tu­ren mes­sen zu kön­nen, die für den Men­schen ge­fähr­lich sind.

Lass uns noch­mal zu­sam­men­fas­sen:

3
Auf den mensch­li­chen Tem­pe­ra­tur­sinn kann man sich  ver­las­sen. Er ist si­tu­a­ti­ons­ab­hän­gig.
4
Tem­pe­ra­tu­ren über  und unter  nimmt der Mensch als Schmerz wahr.
5
Brin­ge die Bau­stei­ne eines Ex­pe­ri­men­tier­pro­to­kolls in die rich­ti­ge Rei­hen­fol­ge.
(1-4)
  • Be­ob­ach­tung
  • Auf­bau
  • Durch­füh­rung
  • Er­klä­rung
6
Was stimmt für die Fix­punk­te der Cel­si­us­ska­la?
7
Un­se­re Ein­heit für die Tem­pe­ra­tur heißt?
Wort­spei­cher



über­le­gen, ich über­le­ge

der Auf­bau, die Auf­bau­ten

die Durch­füh­rung, die Durch­füh­run­gen

die Be­ob­ach­tung, die Be­ob­ach­tun­gen

wahr­nehm­bar

die Er­klä­rung, die Er­klä­run­gen

in­ter­pre­tie­ren, ich in­ter­pre­tie­re

die Ge­setz­mä­ßig­keit, die Ge­setz­mä­ßig­kei­ten

der Merk­satz die Merk­sät­ze

for­mu­lie­ren, er for­mu­liert

die Zell­art, die Zell­arten

der Warm­zep­tor, die Warm­re­zep­to­ren

der Kalt­re­zep­tor, die Kalt­re­zep­to­ren

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