Wieso bleibt das Wasser am Strand länger warm als der Sand?
Die Sonne führt beiden die gleiche Energiemenge in der gleichen Zeit zu. Da das Wasser eine höhere Spezifischenwärmekapazität hat erwärmt es sich nicht so stark. Der Sand der gleich viel wiegt wie das Wasser ist wärmer da seine Spezifischenwärmekapazität geringer ist. Wenn nun die Sonne untergeht geben beide ihre aufgenommenene Energie ab. Somit sollten sie dann am nächsten Tag gleich warm sein?
7 Antworten
Die Sonne führt beiden die gleiche Energiemenge in der gleichen Zeit zu.
Allein schon diese Annahme ist völlig aus der Luft gegriffen. Wir kennen hier weder Bestrahlungsflächen noch Volumina der beiden Körper im Vergleich. Hinzu kommen der Einfluss der Wärmeströmung im Wasser und die Kontaktflächen der beiden Körper zum Wärmeaustausch, um nur einige Größen zu nennen. Und wo in der Welt gibt es
Sand, der gleich viel wiegt wie das Wasser ???
Dabei ist doch die Antwort auf Deine Frage ganz einfach:
Der Sand hat die weitaus größere Wärmeleitfähigkeit und kühlt sich deshalb schneller ab.
Nein. Der Sand wird wärmer, weil Wasser verbreitet die Wärme. Mach dein Waschbecken mit kaltem Wasser voll und kipp ein Glas heißes Wasser rein. Du merkst, das Wasser ist immernoch kalt. Und beim Sand werden die einzelne Körner erhitzt, die die Wärme aber nicht so gut weitergeben, deswegen werden die einzelne Sandsteine heißer. Flieg mal in die Türkei oder dahin wo es richtig heiß ist. So 30-40°C geht auch in Deutschland. Dann geh Barfuß über den Sand. Du wirst merken, dass du ständig in bewegung bleibst, weil deine Füße sich verbrennen. Wenn du den Sand wegbuddelst. So 10-20 cm. Dann merkst du das es kälter wird. Und das ist beim Wasser nicht so.
> Die Sonne führt beiden die gleiche Energiemenge in der gleichen Zeit zu.
Mehr oder wenige trifft das zu, wenn man es auf die Oberfläche bezieht. Daraus zu schließen, dass auch pro Liter oder pro kg die gleiche Energie zugeführt wird, ist sehr gewagt. Im Laufe des Jahres wird das Wasser in einem See bis zum Grund erwärmt und abgekühlt, während sich in der Erde schon in fünf Metern Tiefe kaum etwas ändert:
https://de.wikipedia.org/wiki/Bodentemperatur
> Der Sand der gleich viel wiegt wie das Wasser ist wärmer da seine Spezifischenwärmekapazität geringer ist.
Das ist, was der Physiklehrer hören möchte. Im Licht obiger Erkenntnis muss man aber ergänzen: ... und weil die Wärme auf eine geringere Masse verteilt wird.
> Wenn nun die Sonne untergeht geben beide ihre aufgenommenene Energie ab.
Soweit korrekt. Abhängig davon, wie kalt es in der Nacht wird.
> Somit sollten sie dann am nächsten Tag gleich warm sein?
Das wäre nur dann anzunehmen, wenn auch beide "die gleiche Energiemenge in der gleichen Zeit" abgeben würden. Tun sie aber nicht - je wärmer ein Körper, umso mehr Wärme gibt er ab, der heiße Sand gibt also mehr ab pro Zeiteinheit. Obendrein fängt er schon früher an mit abgeben, wenn nämlich am Abend die Luft wärmer als das Wasser, jedoch kälter als der Sand ist.
3 Dinge
1) Die spezifische Wärmekapazität ist auf die Masse bezogen, es geht hier aber um das Volumen, und bei der Volumenbezogenen Wärmekapazität ist der Vorsprung von Wasser gegenüber Sand schon nicht mehr so große (Dichte von Sand ist größer)
2) Wasser ist flüssig. Es gibt Konvektion, und damit können Entropie und Energie sehr einfach in größere Tiefen gebracht werden als bei Sand, bei dem dies nur durch die relativ ineffektive Wärmeleitung geht.
3) Die Albedo von Sand ist mindestens 6 mal so hoch wie die von Wasser, das bedeutet, dass Sand weniger Energie aufnimmt als Wasser, eben weil er mehr direkt zurückstrahlt.
Ich bin kein Physiker, aber mal so auf die Schnelle...
Sand hat nicht das gleiche spezifische Gewicht wie Wasser. Sonst würde er ja nicht am Grund liegen bleiben.
Der Sand liegt einfach nur so rum und hat nur eine begrenzte Oberfläche, die immer gleich bleibt. Das Wasser wird ständig umgewälzt, kann also der Sonne mehr Energie entnehmen über Tag, als der Sand.