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Eiswürfel schmelzen
Ein gutes Experiment soll einfach in der Durchführung, spannend, auf den ersten Blick irritierend aber doch einfach erklärbar und lehrreich sein.
Dass das Schmelzen von Eis alle diese Bedingungen erfüllt ist ebenso überraschend wie das Experiment selber:
Der Versuch benutzt zwei ca. 10x10 cm grossen schwarzen Platten, die seit einige Zeit auf dem Tisch liegen. Die eine Platte fühlt sich bei Berührung deutlich kälter an als die andere.
Jetzt wird auf beide Platten gleichzeit je ein Eiswürfel gelegt. Der Eiswürfel auf der 'kälteren' Platte schmilz innerhalb von einigen Minuten fast vollständig. Der Eiswürfel auf der 'wärmeren' Platte schmilzt in der gleichen Zeit kaum.
Zeitrafferaufnahme (ca. 5 Minuten)
Links: Eiswürfel auf Aluminiumplatte
Rechts: Eiswürfel aufKunststoffplatte
Erklärung: Die eine Platte besteht aus Aluminium, die andere aus geschäumtem PVC. Zu Beginn des Experiments haben beide Platten die gleiche Temperatur, weil sie längere Zeit mit der identischen Umgebung in Kontakt waren. Dies kann mit einem IR-Thermometer leicht überprüft werden. Die Aluminiumplatte fühlt sich jedoch deutlich kälter an, weil Aluminium eine viel grössere Wärmeleitfähigkeit besitzt als Polystyrol. Dadurch leitet Aluminium die Wärme der Hand sehr schnell ab, was sich als Kältegefühl bemerkbar macht.
Legt man einen Eiswürfel auf die Aluminiumplatte, kühlt dieser die ganze Platte sehr schnell stark ab. Aufgrund der grossen Temperaturdifferenz nimmt die Platte aber aus der Umgebung (Luft) viel Wärme auf, die zum raschen Schmelzen des Eises führt. Die Kunststoffplatte wird wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit durch den Eiswürfel kaum abgekühlt und kann deshalb keine Wärme aufnehmen und auf den Eiswürfel übertragen.
Das Experiment eignet sich neben dem verblüffenden und überraschenden Resultat sehr gut um die Begriffe Temperatur und Wärme zu diskutieren und häufige Fehlvorstellungen in diesem Bereich zu korrigieren.
Ich danke Linus Becker, Kantonsschule Enge, für den Hinweis auf dieses Experiment.