Der "verlorenen" Energie auf der Spur - Einsatzmöglichkeiten von Wärmebildkameras im Physikunterricht

Unterrichtsidee

Der Einsatz von Wärmebildkameras beim Experimentieren ermöglicht es Lehrkräften und Lernenden, die Temperaturtopografie von Objekten mit einem geringen technischen Aufwand zu visualisieren und auf diese Weise thermische Phänomene zu beobachten. Mithilfe von Wärmebildkameras können die Temperatur von Objekten bestimmt, Prozesse, bei denen Wärme freigesetzt wird, und die Eigenschaften der Wärmestrahlung selbst untersucht werden. Damit bietet sich der Einsatz der Wärmebildkamera unter anderem zur Untersuchung von Energieumwandlungsprozessen im Physikunterricht an, die für viele Lernende nur schwer intuitiv verständlich sind. Insbesondere die Energieentwertung, welche häufig mit einer Wärmeabgabe an die Umgebung einhergeht, kann anschaulich visualisiert werden. Wärmebilder von Stromkreisen, Bewegungen (z.B. Rollen, Gleiten oder Aufprall) und chemischen Reaktionen (siehe dazu auch Beitrag von Schrader und Schanze) können zu einem tieferen Verständnis über Energieumwandlungsprozesse beitragen, da Temperaturänderungen der beteiligten Objekte zeitlich und räumlich aufgenommen werden können (Abb.1). Beispielsweise ist beim Bremsen eines Fahrrads deutlich zu erkennen, wie sich der Untergrund, die Reifen und die Bremsklötze erwärmen. Der Blick durch die Wärmebildkamera zeigt also, dass die Bewegungsenergie des Fahrradfahrers nicht „verbraucht“ wird oder „verloren“ geht, sondern beim Bremsen in Wärme umgewandelt wird.