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Physik

Physik erforscht die Naturgesetze. Das Zusammenspiel von Blitz und Donner bei einem Gewitter, Sonne- und Mondfinsternis, die Entstehung eines Regenbogens. Eine unübersehbare Fülle an Naturerscheinungen, die uns tagtäglich umgeben. Die Kenntnis, ihre Gesetze und das Verständnis für Naturerscheinungen liefert die Physik, als Grundlage für alle Naturwissenschaften und deren Anwendungen.

Magnetismus

Im Laufe der Jahrhunderte entstanden Teilgebiete der Physik, wie Magnetismus.

Die weisen Griechen beobachteten die Natur im Kleinen und im Großen. Sie betrachteten sie und stellten die richtigen Fragen: Wie sind die Dinge um uns herum aufgebaut? Was hält die Planeten, die Sterne und unser Universum zusammen? Sie suchten nach Kräften.

Im Laufe der Jahrhunderte entstanden Teilgebiete der Physik, wie Wärmelehre, Mechanik, Optik, Thermodynamik und Magnetismus. Von der Messgröße bis zu einer Formel oder Gleichung war es dann nur noch ein kleiner Schritt. Merksätze, Tabellen und Grafiken unterstützten den Physiker.

Woran erkennt man eine chemische Reaktion in der Physik?

Was geschieht, wenn man seine Pizza im Backofen vergessen hat? Man merkt schnell, wenn sich ein scharfer Geruch in der Küche verbreitet. Aus dem Backofen quilt dunkler Qualm – ein heterogenes Gemisch – die Pizza ist nur noch ein schwarzer Klumpen. Die Überreste aus Salami, Pilzen und Käsestücken bildeten die chemische Reaktion. Vorraussetzung war die anhaltende Wärmezufuhr. Erkennbar war die Reaktion deutlich am Verschwinden der Ausgangsstoffe Pilze, Salami, Käsestücke und Teig und am Enstehungsprozess von den Reaktionsprodukten, die es vorher in der Küche nicht gab, wie die schwarze Masse, Rauchpartikel und Geruchsstoffe.

Wärme oder Temperatur?

Das Phänomen Wärme aus der Thermodynamik beschäftigt die Physik sehr. Um den Unterschied zwischen Temperatur und Wärme zu erkennen, muss man im Winter eine Holzstange und eine Eisenstange in die Hand nehmen. Die Eisenstange wird einem viel kälter vorkommen, obwohl beide Materialien die gleiche Temperatur haben. Auch bei hohen Temperaturen kann man den Effekt feststellen. Man kann relativ schmerzfrei eine Sauna mit 60 Grad betreten, aber man sollte sich hüten, die Hand in einen Topf mit 60 Grad heißem Wasser zu tauchen. Unsere Sinnzellen erfassen nämlich nur den Wäremfluss und nicht die Temperatur.

Energieerhaltung

Eine der grundlegendsten Erkenntnisse in der Physik ist der Energieerhaltungssatz. Er besagt, dass Energie nicht einfach verschwindet oder aus dem Nichts entsteht. Es kann lediglich Energie von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Die Gesamtmenge an Energie in einem geschlossenen System bleibt erhalten. Sie ist eine Erhaltungsgröße. Eine Kältemaschine entzieht einem Medium Wärme. Diese kann nicht einfach verschwinden, sie wird woanders als Abwärme abgegeben.

Das Kraftpaket – die Dampfmaschine

Die großartige Leistung von James Watt in den Jahren 1765 bis 1784 bestand darin, dass er eine Maschine entwickelte, mit der es möglich war, die gespeicherten Wärmekräfte aus der Kohle in mechanische Energie umzuwandeln. Mechanische Energie wurde zur Ware.