Im Alltag und auch im Unterrichtskontext wird oft von „Wärme und Kälte“ gesprochen. In der Physik wird dieser Themenbereich als Wärmelehre oder Thermodynamik bezeichnet.
Die Wärmelehre ist kein einfaches oder intuitives Themengebiet der (Schul-)Physik, da sich die Beschreibung der Physik oft mit den Alltagserfahrungen und -beschreibungen zu widersprechen scheint. Über solche Schwierigkeiten kann leicht gestolpert werden. Oftmals liegt das dann auch daran, dass bestimmte Begriffe genau unterschieden werden müssen, mit denen es in der Alltagssprache nicht so genau genommen wird. Das ist an einigen Stellen mit der Wärmelehre der Fall. Im Alltag existieren beispielsweise die Sätze „Mir kriecht die Kälte die Beine hoch.“ oder „Morgen werden die Temperaturen wieder wärmer.“ In der Physik wird allerdings genau zwischen Wärme(energie) und Temperatur unterschieden und der Begriff der „Kälte“ wird nicht verwendet.
Welche Phänomene im Zusammenhang mit Wärme begegnen uns im Alltag?Warum fühlt sich der Metallrahmen von einem Fahrrad im Winter kälter an als der lederne Sattel? Warum können wir getrost mit einem Holzlöffel im heißen Nudelwasser rühren, während ein Metalllöffel nach einiger Zeit unangenehm warm wird? Warum können wir mit dem Finger durch eine heiße Kerzenflamme (über 1000oC !) hindurch fahren? Warum empfinden wir eine Raumtemperatur von 20oC als angenehm, aber das Schwimmbecken mit 20oC Wassertemperatur als eisig? Friert eine Person im kalten Wasser eher mit oder ohne Anziehsachen? Warum plustert sich ein Vogel im Winter auf? Und wärmen uns Wollsocken, wenn wir kalte Füße haben? Warum füllen wir eine Wärmflasche mit Wasser? … Sie können diese Liste der Fragen sicherlich selber fortsetzen. Am Ende dieser Erläuterungen sind Sie hoffentlich in der Lage, Antworten auf diese Fragen zu finden.
Dazu werden im Folgenden vier zentrale Aspekte betrachtet, um sich der Perspektive der Physik zu nähern und Alltagsphänomene besser verstehen zu können: