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SONNE IM BRENNPUNKT AUSWAHL
Welches T-Shirt gibt wie warm?
Dieses Experiment gelingt nur, wenn du dich mit dem T-Shirt an der Sonne aufhältst!
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Die Sonne scheint auf dich und das T-Shirt. Du spürst die Sonnenstrahlen auf der nackten
Haut, weil sie die Haut erwärmen. Das T-Shirt wird durch die Sonnenstrahlen ebenfalls
aufgewärmt. Diese Wärme lässt das T-Shirt zum Teil durch den Stoff hindurch nach innen
fliessen und wir spüren so die Wärme.
Das T-Shirt erwärmt sich um so stärker, je dunkler seine Farbe ist. Am stärksten erwärmt
sich ein schwarzes T-Shirt. Bei einem hellen (oder weissen) T-Shirt wird ein grosser Teil
der Sonnenstrahlen wieder weggestreut (reflektiert). Dies erkennt man daran, dass ein
ganz helles T-Shirt an der grellen Sonne blendet. Damit kann nur der nicht weggestreute
Anteil der Sonnenstrahlen das T-Shirt erwärmen und es bleibt kühler im Vergleich zu
einem dunklen T-Shirt!
Achtung: Ein ganz dünnes T-Shirt lässt einen Teil der Sonnenstrahlung durch. Dadurch
können die Sonnenstrahlen direkt die Haut erwärmen und wir haben noch wärmer!
Um wie viel Grad wird das Wasser wärmer?
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Die Sonne scheint auf den „Wassersack“. Die Sonnenstrahlen erwärmen die dunkle
Oberfläche des Sacks. Diese Wärme wird durch den Sack hindurch nach innen geleitet
und erwärmt so auch das Wasser.
Falls das eingefüllte Wasser sehr kalt war, dauert es relativ lang, bis das Wasser warm
wird. Bei vollem Sonnenschein solltest du jedoch eine stetige Temperaturzunahme
messen können.
Bei bewölktem Wetter und bei starkem Wind dauert es etwas länger, bis sich das Wasser
erwärmt.
Weshalb wird das Wasser wärmer?
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Die Sonne scheint auf den schwarzen Schlauch. Die Sonnenstrahlen erwärmen die dunkle
Oberfläche des Schlauchs. Diese Wärme wird durch den Schlauch hindurch nach innen
geleitet und erwärmt so auch das Wasser.
Falls das eingefüllte Wasser sehr kalt war, dauert es relativ lang, bis das Wasser warm
wird. Bei vollem Sonnenschein solltest du jedoch eine stetige Temperaturzunahme
messen können.
© PS Steckborn, verfasst von Adrian Rieder – Projekt SWiSE 2015
Bei bewölktem Wetter und bei starkem Wind dauert es etwas länger, bis sich das Wasser
erwärmt.
Wo wird die Luft erwärmt?
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Die Sonne scheint auf die Glasscheibe. Die Sonnenstrahlen können durch die
durchsichtige Scheibe hindurch scheinen und erwärmen die dunkle (schwarze)
Blechfläche im Innern. Dadurch erwärmen sich im Innern auch die Luft und die Pfanne.
Die Wärme kann nicht gut aus der Kochkiste entweichen, da die (doppelte!) Glasscheibe
die Wärme zurückhält. Die Wand der Kochkiste ist mit Glaswolle isoliert und hält dadurch
die Wärme auch im Innern „gefangen“.
Wenn das eingefüllte Kochgut sehr kalt war, dauert es länger bis es warm wird. Es dauert
besonders lang, wenn es viel Kochgut in der Pfanne hat. Du solltest jedoch trotzdem eine
stetige Temperaturzunahme messen können.
Bei bewölktem Wetter dauert es etwas länger, bis sich die Luft in der Kochkiste erwärmt.
Der Reflektor bewirkt, dass nicht nur die direkten Sonnenstrahlen durch die Glasfläche in
die Kochkiste gelangen können, sondern zusätzlich auch ein Teil, der auf den Reflektor
einfallenden Sonnenstrahlen.
Die Temperatur in der Kochkiste ist am höchsten, wenn sie dauernd der Sonne
nachgeführt wird. Die Sonnenstrahlen sollten möglichst senkrecht auf die Glasscheibe
auftreffen.
Was beobachtest du?
Rauch steigt auf. Das Blatt beginnt in einem Punkt zu brennen, genau dort, wo das helle
Licht hin scheint.
Im Licht enthalten sind Wärmestrahlen. Diese Wärme ist umso heisser, je kleiner der
Lichtpunkt ist, den du mit der Lupe hinkriegst.
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Wie spürst du, dass dein Finger wieder Richtung Sonne zeigt?
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Die Tüte wirkt wie ein Trichter für die Sonnenstrahlen. Dadurch werden die
Sonnenstrahlen gebündelt und konzentriert, ähnlich wie mit einer Sammellinse oder
einem gewölbten Spiegel. Die konzentrierten Sonnenstrahlen haben viel Energie und
erwärmen deinen Finger.
Dies funktioniert aber nur, wenn die Sonnenstrahlen in den Trichter der Tüte einfallen
können. Wenn du dich drehst und die Sonnenstrahlen nicht mehr zu deinem Finger
gelenkt werden, wird es wieder kälter. Erst, wenn du eine volle Umdrehung gemacht hast
und die Sonnenstrahlen wieder in die Tüte leuchten, wird es wieder wärmer und du
kannst dies spüren.
Schaffst du es den Knaller zu entzünden?
Die Lupe ist eine Sammellinse. Die einfallenden Lichtstrahlen werden hinter der Linse in
einem Punkt (Brennpunkt) gebündelt. Je nach Lichtquelle (stark oder schwach
scheinende Sonne, starke oder schwache Glühbirne) wird es so heiss, dass sich ein
Gegenstand entzünden kann.
© PS Steckborn, verfasst von Adrian Rieder – Projekt SWiSE 2015
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Schaffst du es ein kleines Feuer zu entzünden?
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Die Linse kann die Sonnenstrahlen zusammenführen und in einem Punkt (Brennpunkt)
bündeln. Da in diesem Brennpunkt ganz viele Sonnenstrahlen zusammenlaufen, wird es
dort sehr heiss. Es kann so heiss werden, dass sich Papier oder dünnes Holz entzünden
kann und zu brennen beginnt.
Achtung: Wenn der Brennpunkt auf eine andere Oberfläche trifft, so kann dies auch dort
Verbrennungen bewirken. Dies gilt insbesondere, wenn die Sonnenstrahlen auf unsere
Haut oder noch schlimmer in unserem Auge konzentriert werden!
Wie spürst du, dass das Licht aus allen Spiegeln deine Hand trifft?
Bei schönem Sonnenschein kannst du die Wärme der Sonnenstrahlen auf deiner Haut
spüren.
Wenn nun durch die Spiegel zusätzliche Sonnenstrahlen auf unsere Haut gelenkt
werden, so erwärmt sich die Haut stärker. Diesen Unterschied kannst du ebenfalls
spüren.
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Welche Wassertemperatur erreichst du?
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Die Sonne scheint auf den Parabolspiegel. Alle einfallenden Sonnenstrahlen werden
durch den Parabolspiegel auf den „Brennpunkt“ gelenkt. Dadurch werden die
Sonnenstrahlen wie durch eine Sammel- oder Brennlinse konzentriert. Im Bereich des
Brennpunktes wird es sehr heiss. Dadurch erwärmen sich alle Gegenstände, welche sich
im Bereich des Brennpunktes befinden.
Bei bewölktem oder dunstigem Wetter haben die eintreffenden Sonnenstrahlen weniger
Energie und es wird im Bereich des Brennpunktes weniger heiss.
Die Temperatur wird am höchsten, wenn der Parabolspiegel dauernd der Sonne
nachgeführt wird.
1. Wie heisst der Ort, wo sich alle Sonnenstrahlen der Spiegel treffen?
2. Weshalb reagieren die beiden Kartonteile so unterschiedlich?
Alle einfallenden Sonnenstrahlen werden durch die vielen Spiegel auf den „Brennpunkt“
gelenkt. Weshalb dieser Punkt so heisst, kannst du dir sehr wahrscheinlich gut merken.
Du hast erlebt, dass es im Brennpunkt so heiss werden kann, dass ein Karton zu brennen
beginnt.
Dass die beiden Kartonteile so unterschiedlich reagieren, hängt damit zusammen, dass
der schwarze Mittelpunkt die Wärmestrahlen anzieht, die weisse Fläche aber abstösst.
Dort, wo die Wärmestrahlen angezogen werden, wird es aus diesem Grund viel wärmer.
Es wird so warm, dass der Karton brennt.
© PS Steckborn, verfasst von Adrian Rieder – Projekt SWiSE 2015
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