5.2 Wärme

Sechs Stoffe im Balkenvergleich: wer am meisten Wärme braucht

1. 0:00In der Animation werden sechs Stoffe verglichen: je ein Kilogramm, je fünfzig Kelvin wärmer. Die Balken zeigen, wie viel Wärme das braucht. Warum sind sie so verschieden lang?
2. 0:10Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von viertausendeinhundertzweiundachtzig Joule pro Kilogramm und Kelvin. Ein Kilogramm um fünfzig Kelvin zu erwärmen, braucht zweihundertneun Komma eins Kilojoule. Das ist der längste Balken.
3. 0:25Eisen hat nur vierhundertfünfzig Joule pro Kilogramm und Kelvin. Dieselbe Erwärmung braucht darum nur zweiundzwanzig Komma fünf Kilojoule. Wasser braucht gut neunmal so viel Wärme.
4. 0:37Jetzt zwei Kilogramm statt einem. Alle Balken werden doppelt so lang, Wasser braucht vierhundertachtzehn Komma zwei Kilojoule. Die Reihenfolge der Stoffe bleibt, denn sie hängt nur von der Wärmekapazität ab.
5. 0:49Dazu hundert statt fünfzig Kelvin. Die Wärme verdoppelt sich noch einmal: achthundertsechsunddreissig Komma vier Kilojoule, viermal so viel wie am Anfang. Die Wärme wächst proportional mit Masse und Temperaturänderung.
6. 1:02Merke: Die Wärme wächst mit der Masse und mit der Temperaturänderung, und sie hängt vom Stoff ab. Unter diesen sechs Stoffen hat Wasser die grösste Wärmekapazität und braucht darum am meisten Wärme.

Heiss und kalt im Becher: wohin sich die Mischtemperatur verschiebt

1. 0:00In der Animation giesst man zwei Portionen Wasser zusammen: eine heisse mit achtzig Grad und eine kalte mit zwanzig Grad. Wo landet die gemeinsame Temperatur?
2. 0:10Null Komma drei Kilogramm mit achtzig Grad und null Komma fünf Kilogramm mit zwanzig Grad ergeben zweiundvierzig Komma fünf Grad. Das heisse Wasser gibt rund siebenundvierzig Kilojoule ab, das kalte nimmt genau so viel auf.
3. 0:24Sind beide Portionen gleich schwer, je null Komma fünf Kilogramm, liegt die Mischtemperatur genau in der Mitte: bei fünfzig Grad.
4. 0:33Jetzt kommen null Komma drei Kilogramm heisses Wasser zu drei Kilogramm kaltem. Die Mischtemperatur ist nur fünfundzwanzig Komma fünf Grad. Die grosse kalte Masse zieht sie zu sich.
5. 0:44Nun ist die kalte Portion Öl, wieder null Komma fünf Kilogramm. Öl hat nur zweitausend Joule pro Kilogramm und Kelvin. Es nimmt pro Grad weniger Wärme auf, darum landet die Mischung höher: bei dreiundfünfzig Komma vier Grad.
6. 0:58Merke: Was die heisse Portion abgibt, nimmt die kalte auf. Die Mischtemperatur rückt zu der Portion, die mehr Wärme pro Grad speichert, also zur grösseren Masse oder zur grösseren Wärmekapazität.

Vom Eis zum Dampf: welche Etappe der Heizkurve am meisten kostet

1. 0:00In der Animation bekommen hundert Gramm Eis von minus zwanzig Grad laufend Wärme, bis Dampf von hundertfünfzig Grad daraus wird. Der Regler zeigt die zugeführte Wärme. Welche Etappe kostet am meisten?
2. 0:12Zuerst wird das Eis wärmer. Von minus zwanzig auf null Grad braucht es vier Komma zwei Kilojoule. Nach zwei Kilojoule steht der Punkt bei minus zehn Grad: Die Temperatur steigt steil an.
3. 0:24Bei null Grad beginnt das Schmelzen. Jetzt fliessen dreiunddreissig Komma vier Kilojoule hinein, und die Temperatur bleibt stehen. Die Energie löst das Kristallgitter auf, statt die Teilchen schneller zu machen.
4. 0:36Das Schmelzwasser wird wärmer, von null auf hundert Grad. Das braucht einundvierzig Komma acht Kilojoule. Nach sechzig Kilojoule insgesamt hat das Wasser vierundfünfzig Grad.
5. 0:47Bei hundert Grad verdampft das Wasser. Das ist das längste waagrechte Stück: zweihundertfünfundzwanzig Komma sechs Kilojoule, mehr als zwei Drittel der ganzen Energie. Erst danach wird der Dampf noch um fünfzig Kelvin wärmer.
6. 1:00Merke: Beim Schmelzen und beim Verdampfen bleibt die Temperatur stehen, die Wärme geht in den Phasenwechsel. Das Verdampfen kostet dabei mit Abstand am meisten Energie.

Die Vakuum-Probe: welcher Wärmeweg ohne Material auskommt

1. 0:00In der Animation gelangt Wärme auf drei Arten vom Heissen zum Kalten. Dann schaltet man ein Vakuum dazwischen. Welche Art kommt noch durch?
2. 0:09Bei der Wärmeleitung schwingen die Teilchen im Stab nur an ihrem Platz. Sie stossen ihre Nachbarn an und reichen so Energie weiter, vom heissen zum kalten Ende. Der Stoff selbst bleibt, wo er ist.
3. 0:21Bei der Konvektion strömt das Material selbst. Über der Wärmequelle steigt es warm auf, kühlt oben ab und sinkt an den Seiten wieder. Das geht nur in Flüssigkeiten und Gasen.
4. 0:32Bei der Wärmestrahlung trägt Infrarotstrahlung die Energie. Sie ist eine elektromagnetische Welle wie sichtbares Licht und braucht keine Teilchen dazwischen.
5. 0:42Nun kommt ein Vakuum zwischen die Körper. Leitung und Konvektion brauchen Material, sie sind dort unmöglich. Nur die Strahlung kommt durch. Darum hat die Thermoskanne einen luftleeren Zwischenraum und verspiegelte Wände: Der Spiegel wirft die Strahlung zurück.
6. 0:57Merke: Wärmeleitung und Konvektion brauchen Materie. Die Wärmestrahlung als einzige nicht: So erreicht uns auch die Energie der Sonne durch den leeren Weltraum.

Vier Geräte, gleicher Pfeil hinein: wie viel als Nutzenergie herauskommt

1. 0:00In der Animation fliesst Energie in ein Gerät. Ein Teil kommt als Nutzenergie heraus, der Rest geht als Verlustenergie ab. Der Pfeil hinein ist immer gleich dick. Wie viel kommt nutzbar heraus?
2. 0:12Der Verbrennungsmotor hat hier einen Wirkungsgrad von dreissig Prozent. Von hundert Joule zugeführter Energie werden dreissig Joule zu Bewegung. Siebzig Joule gehen als Wärme an Abgas, Kühlwasser und Umgebung.
3. 0:25Die Glühbirne macht aus hundert Joule nur fünf Joule Licht. Fünfundneunzig Joule werden Wärme: Sie ist eher eine kleine Heizung, die nebenbei leuchtet.
4. 0:35Die LED erzeugt Licht viel sparsamer: fünfunddreissig Prozent Wirkungsgrad, siebenmal so viel wie die Glühbirne. Nur fünfundsechzig Joule werden Wärme.
5. 0:45Der Elektromotor ist Spitze: zweiundneunzig Prozent. Von hundert Joule kommen zweiundneunzig als Bewegung heraus, nur acht Joule werden Wärme. Mehr als hundert Prozent sind nie möglich.
6. 0:56Merke: Zugeführte Energie ist gleich Nutzenergie plus Verlustenergie. Der Wirkungsgrad bleibt immer unter hundert Prozent, und die Verlustenergie geht meist als Wärme an die Umgebung.

Die Energiebilanz der Wärmepumpe: wie viel aus der Umgebung kommt

1. 0:00In der Animation fliesst eine Kilowattstunde Strom in eine Wärmepumpe. Heraus kommt viel mehr Heizwärme. Woher stammt der Rest?
2. 0:09Bei einer Leistungszahl von drei Komma fünf liefert eine Kilowattstunde Strom drei Komma fünf Kilowattstunden Heizwärme. Zwei Komma fünf Kilowattstunden holt die Pumpe aus der Umgebung, aus Luft, Erdreich oder Grundwasser.
3. 0:23Bei einer Leistungszahl von zwei kommt die Hälfte der Heizwärme aus dem Strom und die Hälfte aus der Umgebung: je eine Kilowattstunde. Das ist eine schwache Wärmepumpe.
4. 0:33Bei fünf wird der Strompfeil klein gegen die Heizwärme. Nur zwanzig Prozent stammen aus dem Strom, achtzig Prozent aus der Umgebung.
5. 0:43Bei vier werden aus einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Heizwärme. Das ist kein Widerspruch zur Energieerhaltung: Eine Kilowattstunde Strom und drei aus der Umgebung ergeben genau vier. Die Wärme wird nicht erzeugt, nur auf eine höhere Temperatur gehoben.
6. 0:58Merke: Die Wärmepumpe erzeugt keine Wärme aus dem Nichts. Sie hebt Umgebungswärme auf Heiztemperatur, und der Strom liefert die Energie dafür. Je grösser die Leistungszahl, desto mehr kommt gratis aus der Umgebung.

Zwölf Wärmestrahlen: wie viele die Atmosphäre zurückhält

1. 0:00In der Animation fällt Sonnenlicht auf die Erde, und die Erde strahlt Wärme ab. Zwölf rote Strahlen stehen für diese Wärmestrahlung. Wie viele davon hält die Atmosphäre zurück?
2. 0:11Bei zweihundertachtzig ppm, dem Wert vor der Industrialisierung, hält die Atmosphäre schon sieben von zwölf Strahlen zurück. Das ist der natürliche Treibhauseffekt. Ohne ihn wäre die Erde rund dreiunddreissig Grad kälter.
3. 0:24Bei dreihundertachtzig ppm kommt ein violetter Strahl dazu. Die Treibhausgase spiegeln ihn nicht, sie nehmen ihn auf und strahlen ihn in alle Richtungen neu ab. Nur noch vier Strahlen entweichen ins All.
4. 0:36Heute liegt der Wert bei rund vierhundertdreissig ppm. Neun von zwölf Strahlen bleiben in der Atmosphäre, nur noch drei entweichen. Die Erdoberfläche ist wärmer geworden.
5. 0:47Bei fünfhundertsechzig ppm, dem doppelten vorindustriellen Wert, hält die Atmosphäre zehn von zwölf Strahlen zurück. Nur zwei entweichen noch. Die Oberfläche erwärmt sich, bis sie wieder so viel abstrahlt, wie Sonnenlicht hereinkommt.
6. 1:00Merke: Schon der natürliche Treibhauseffekt hält viel Wärmestrahlung zurück und macht die Erde bewohnbar. Mehr Treibhausgas hält zusätzlich Strahlung zurück, und die Oberfläche wird wärmer.

Wirkungsgrad: wohin die andere Hälfte der Energie geht

1. 0:00Ein Verbrennungsmotor soll den Wagen bewegen. Warum wird er dabei so heiss, dass er einen eigenen Kühler braucht?
2. 0:09Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Nutzenergie zu zugeführter Energie. Er ist eine reine Zahl und immer kleiner als eins.
3. 0:18Was nicht Nutzenergie wird, verschwindet nicht. Es verlässt das Gerät als Abwärme an die Umgebung — deshalb der Kühler.
4. 0:25Eine Glühbirne macht nur wenige Prozent Licht, ein Verbrennungsmotor rund dreissig Prozent Bewegung, ein Elektromotor über neunzig.
5. 0:34Ein Kilogramm Propan liefert dreizehn Kilowattstunden, also sechsundvierzig Komma acht Megajoule. Bei sechzig Prozent Wirkungsgrad bleiben achtundzwanzig — genug, um vierundachtzig Kilogramm Wasser um achtzig Kelvin zu erwärmen.
6. 0:48Merke: Der Wirkungsgrad ist nie grösser als eins, und die fehlende Energie ist immer irgendwo als Wärme.

Heizwert: wie viel Energie in einem Liter Öl steckt

1. 0:00Ein Liter Heizöl kostet gut einen Franken. Wie viel Wärme steckt darin — und wie viel davon kommt im Zimmer an?
2. 0:09Der Heizwert sagt, wie viel Energie ein Kilogramm eines Brennstoffs beim Verbrennen liefert.
3. 0:17Mal die Masse ergibt das die freigesetzte Energie. Ein Liter Heizöl wiegt null Komma acht vier Kilogramm und liefert knapp sechsunddreissig Megajoule.
4. 0:27Nutzbar ist davon nur der Anteil, den der Wirkungsgrad angibt. Sucht man die nötige Brennstoffmenge, steht er im Nenner.
5. 0:35Ein Haus braucht im Winter fünfundvierzig Gigajoule Heizwärme. Bei neunzig Prozent sind das rund vierzehnhundert Liter Öl — oder gut drei Tonnen Holz.
6. 0:45Merke: Der Heizwert macht aus einer Menge Brennstoff eine Energie. Der Wirkungsgrad sagt, welcher Teil davon im Haus ankommt — und er steht im Nenner, wenn die Menge gesucht ist.

Die Wärmepumpe: warum aus einer Kilowattstunde vier werden

1. 0:00Eine Wärmepumpe gibt vier Kilowattstunden Heizwärme ab und bezieht dafür nur eine Kilowattstunde Strom. Ist das nicht unmöglich?
2. 0:09Die Leistungszahl setzt die abgegebene Heizwärme ins Verhältnis zum eingesetzten Strom. Sie heisst COP und ist deutlich grösser als eins.
3. 0:19Der Trick steckt in der dritten Grösse: Drei der vier Kilowattstunden stammen aus der Umgebung — aus Luft, Erdreich oder Grundwasser. Die Pumpe hebt sie nur auf ein nutzbares Niveau.
4. 0:30Damit ist auch klar, warum das kein Wirkungsgrad von vierhundert Prozent ist: Der Wirkungsgrad zählt alles Zugeführte, also Strom und Umgebungswärme — und dann liegt er unter eins.
5. 0:40Nach oben ist die Leistungszahl vom Temperaturabstand begrenzt. Bei null Grad Aussentemperatur und fünfunddreissig Grad Vorlauf liegt die Grenze bei acht Komma acht, bei minus zehn Grad nur noch bei sechs Komma acht.
6. 0:54Merke: Die Wärmepumpe erzeugt keine Wärme, sie hebt vorhandene an. Darum darf die Leistungszahl über eins liegen.

Energiequellen im Vergleich: was eine Quelle ist und was nicht

1. 0:00Wasserkraft, Wind, Sonne, Biogas, Wärmepumpe, Wärme-Kraft-Kopplung, Kernenergie. Eines dieser sechs Wörter passt nicht in die Reihe — genauer: zwei.
2. 0:10Wasserkraft, Wind, Sonne und Biogas sind Energiequellen: Sie liefern Energie, die von aussen laufend nachfliesst — letztlich fast immer aus der Sonne.
3. 0:20Die Wärmepumpe und die Wärme-Kraft-Kopplung erzeugen keine Energie. Die eine hebt Umgebungswärme auf ein nutzbares Niveau, die andere nutzt die Abwärme der Stromerzeugung gleich mit.
4. 0:31Verglichen werden die Systeme nach drei Gesichtspunkten: Verfügbarkeit, Wirkungsgrad und Ausstoss an Kohlendioxid.
5. 0:39Der grösste Unterschied liegt bei der Verfügbarkeit. Sonne und Wind liefern, wenn die Natur es zulässt; Wasserkraft und Biogas lassen sich speichern und auf Abruf einsetzen.
6. 0:49Merke: Quellen liefern Energie, Technologien nutzen sie besser. Verglichen wird nach Verfügbarkeit, Wirkungsgrad und Kohlendioxid.

Wärme ist nicht Temperatur: was in den Löffel fliesst

1. 0:00Ein kalter Metalllöffel steckt in heisser Suppe. Kurz darauf ist er heiss und die Suppe etwas kühler. Was ist da geflossen?
2. 0:09Die Temperatur sagt, wie heftig sich die Teilchen bewegen. Die Wärme ist Energie, die wegen eines Temperaturunterschieds übertragen wird. Die eine hat ein Körper, die andere fliesst.
3. 0:20Von allein fliesst Wärme immer vom wärmeren zum kälteren Körper, nie umgekehrt. Das Vorzeichen sagt, auf welcher Seite man steht.
4. 0:29Gespeichert ist im Körper nicht Wärme, sondern innere Energie — die gesamte Bewegungsenergie seiner Teilchen. Von Wärme spricht man nur während der Übertragung.
5. 0:38Sind beide gleich warm, hört der Fluss auf. Diesen Zustand nennt man thermisches Gleichgewicht.
6. 0:46Merke: Temperatur ist ein Zustand, Wärme ist ein Vorgang. Gespeichert wird innere Energie, übertragen wird Wärme.

Wärmemenge: warum Wasser so viel Energie schluckt

1. 0:00Am Strand glüht der Sand, während das Wasser daneben kühl bleibt. Beide bekommen dieselbe Sonne.
2. 0:09Die Wärme, die ein Körper zum Erwärmen braucht, hängt an drei Dingen: an der Masse, am Stoff und an der Temperaturänderung.
3. 0:17Der mittlere Faktor ist die spezifische Wärmekapazität. Sie sagt, wie viel Wärme ein Kilogramm dieses Stoffes je Kelvin aufnimmt.
4. 0:26Ein Kilogramm Wasser um fünfzig Kelvin erwärmen: gut zweihundertneun Kilojoule.
5. 0:34Dieselbe Masse Sand, dieselbe Erwärmung: nur knapp zweiundvierzig Kilojoule. Wasser braucht das Fünffache — und gibt es beim Abkühlen genauso wieder ab.
6. 0:44Merke: Die Wärmemenge ist Masse mal Stoffwert mal Temperaturänderung. Das grosse c des Wassers macht es zum trägen Speicher — und zum besten Wärmeträger in der Heizung.

Wärmebilanz: wie man die Mischtemperatur ausrechnet

1. 0:00Drei Deziliter heisser Tee, ein halber Liter kaltes Wasser. Welche Temperatur stellt sich ein?
2. 0:09In einem abgeschlossenen System bleibt die Energie erhalten. Der wärmere Körper gibt genau so viel ab, wie der kältere aufnimmt — die Summe aller Wärmemengen ist null.
3. 0:19Setzt man in die Bilanz zweimal Masse mal Stoffwert mal Temperaturänderung ein und löst nach der gemeinsamen Endtemperatur auf, steht ein gewogener Mittelwert da.
4. 0:29Drei Zehntel Kilogramm mit achtzig Grad, ein halbes Kilogramm mit zwanzig: zweiundvierzig Komma fünf Grad.
5. 0:37Die Probe rechnet beide Seiten einzeln aus: Der heisse Teil gibt siebenundvierzig Kilojoule ab, der kalte nimmt genau dieselben auf.
6. 0:45Merke: Die Mischtemperatur liegt immer zwischen den beiden Werten, und zwar näher bei der grösseren Masse.

Die Heizkurve: warum die Temperatur zweimal stehen bleibt

1. 0:00Ein Eiswürfel kommt auf die Platte, die gleichmässig heizt. Steigt die Temperatur dann auch gleichmässig?
2. 0:09Die Platte liefert jede Sekunde dieselbe Energie. Trotzdem steht das Thermometer zweimal minutenlang still.
3. 0:17Bei null Grad und bei hundert Grad bleibt die Temperatur konstant. Die zugeführte Energie löst dort die Teilchen aus ihrem Verband, statt sie schneller zu machen.
4. 0:27Für ein Zehntel Kilogramm, von minus zwanzig Grad bis zu Dampf von hundertfünfzig Grad, sieht die Rechnung so aus: vier Komma zwei, dreiunddreissig Komma vier, einundvierzig Komma acht, zweihundertfünfundzwanzig Komma sechs und zehn Kilojoule.
5. 0:41Das Verdampfen allein verschlingt zweihundertfünfundzwanzig der dreihundertfünfzehn Kilojoule — rund zweiundsiebzig Prozent.
6. 0:49Merke: Wo die Kurve waagrecht läuft, wechselt der Stoff seine Phase. Die Temperatur steht dann still, obwohl unentwegt Energie hineinfliesst.

Latente Wärme: die Energie, die kein Thermometer zeigt

1. 0:00Ein Topf mit siedendem Wasser bleibt bei hundert Grad, auch wenn man die Platte voll aufdreht. Wohin geht die Energie?
2. 0:09Für einen Phasenwechsel gilt: Wärme ist Masse mal spezifischer Umwandlungswärme. Eine Temperaturänderung kommt darin nicht vor — es gibt ja keine.
3. 0:19Wasser braucht zum Schmelzen dreihundertvierunddreissig Kilojoule je Kilogramm, zum Verdampfen zweitausendzweihundertsechsundfünfzig — fast das Siebenfache.
4. 0:28Zweihundert Gramm Eis von null Grad schmelzen: sechsundsechzig Komma acht Kilojoule — und danach ist das Wasser immer noch null Grad kalt.
5. 0:36Beim Erstarren und Kondensieren wird dieselbe Energie wieder frei. Darum kühlt Schwitzen, und darum verbrüht Dampf schlimmer als kochendes Wasser.
6. 0:46Merke: Am Phasenwechsel steckt die Energie im Verband der Teilchen, nicht in ihrem Tempo. Darum zeigt das Thermometer sie nicht.

Heizleistung und Zeit: wie lange der Wasserkocher braucht

1. 0:00Zwei Kilowatt, anderthalb Liter Wasser, kaltes Leitungswasser. Wie lange dauert es bis zum Sieden?
2. 0:09Die Leistung sagt, wie viel Energie ein Gerät je Sekunde liefert. Ein Watt ist ein Joule je Sekunde.
3. 0:17Wie viel Wärme gebraucht wird, sagt die bekannte Formel. Anderthalb Kilogramm Wasser um fünfundachtzig Kelvin erwärmen: fünfhundertdreiunddreissig Kilojoule.
4. 0:27Nicht alles davon kommt im Wasser an. Kanne und Küche bekommen ihren Teil, und darum steht der Wirkungsgrad im Nenner.
5. 0:35Eingesetzt: fünfhundertdreiunddreissig Kilojoule, geteilt durch null Komma neun mal zweitausend Watt. Das sind knapp fünf Minuten.
6. 0:44Merke: Erst die Wärmemenge, dann die Zeit. Die Leistung verbindet Energie und Zeit, der Wirkungsgrad steht im Nenner.

Leitung, Konvektion, Strahlung: die drei Wege der Wärme

1. 0:00Der Pfannengriff wird heiss, der Heizkörper wärmt das ganze Zimmer, und die Sonne wärmt durch das leere Weltall. Dreimal Wärme, drei verschiedene Wege.
2. 0:09Bei der Wärmeleitung geben die Teilchen ihre Bewegungsenergie an die Nachbarn weiter, ohne selbst zu wandern. Das ist der Weg im Festkörper, und Metalle können ihn besonders gut.
3. 0:20Bei der Konvektion wandert das Material selbst: Warme Luft oder warmes Wasser steigt auf, kaltes sinkt nach — und nimmt die Energie mit.
4. 0:28Die Wärmestrahlung ist elektromagnetische Strahlung im Infraroten. Sie braucht überhaupt keinen Stoff — sie durchquert das Vakuum.
5. 0:37Die Thermoskanne bremst alle drei Wege auf einmal: Das Vakuum zwischen den Wänden unterbindet Leitung und Konvektion, die Verspiegelung wirft die Strahlung zurück.
6. 0:47Merke: Leitung braucht Stoff, aber keine Strömung. Konvektion braucht Strömung. Strahlung braucht gar nichts.

Warum sich Metall kälter anfühlt als Holz

1. 0:00Ein Metallgeländer fühlt sich kalt an, das Holzgeländer daneben nicht. Beide stehen seit Stunden im selben Raum.
2. 0:09Das Thermometer zeigt an beiden Geländern denselben Wert. Nach Stunden im selben Raum stehen sie im thermischen Gleichgewicht — sie müssen gleich warm sein.
3. 0:18Die Haut misst nicht die Temperatur des Gegenstands, sondern die ihrer eigenen Oberfläche. Und die hängt davon ab, wie schnell ihr Wärme entzogen wird.
4. 0:27Und hier trennen sich die Stoffe: Eisen leitet die Wärme rund fünfhundertmal besser als Holz. Es führt sie der Hand also viel schneller weg.
5. 0:35Rechnet man die Temperatur an der Berührstelle aus, kommt heraus: an Eisen rund einundzwanzig Grad, an Holz rund neunundzwanzig — bei denselben zwanzig Grad im Raum.
6. 0:45Merke: «Kalt» ist kein Zustand des Gegenstands, sondern ein Urteil über den Wärmestrom. Die Temperatur sagt das Thermometer.

Der Treibhauseffekt: hinein als Licht, hinaus als Wärmestrahlung

1. 0:00Der Mond ist gleich weit von der Sonne entfernt wie die Erde und ist im Mittel trotzdem eiskalt. Der Unterschied ist die Atmosphäre.
2. 0:09Für sichtbares Sonnenlicht ist die Atmosphäre weitgehend durchlässig. Es erreicht den Boden und erwärmt ihn.
3. 0:17Der warme Boden strahlt selbst — aber nicht als Licht, sondern im Infraroten. Je wärmer ein Körper, desto mehr strahlt er ab.
4. 0:25Und für dieses Infrarot ist die Atmosphäre nur teilweise durchlässig. Kohlendioxid und Wasserdampf nehmen es auf und strahlen es in alle Richtungen neu ab — auch nach unten.
5. 0:37Diesen natürlichen Effekt gibt es seit jeher: Ohne ihn läge die Oberfläche bei rund achtzehn Grad unter null statt bei fünfzehn darüber. Steigt die Konzentration, verstärkt er sich.
6. 0:48Merke: Der Treibhauseffekt entsteht, weil die Atmosphäre für den Hinweg durchlässiger ist als für den Rückweg.