Wissenschaft am Sonntag

Hier die Folgen der 3. Staffel:

01. Folge: warmer Kaffee
02. Folge: Antimaterie
03. Folge: metastabiles Wasser
04. Folge: Solarzelle
05. Folge: Kerze und Backpulver-Essig-Rakete
06. Folge: Laser
07. Folge: Chaostheorie
08. Folge: Optische Pinzette
09. Folge: Partnersuche und Küssen (Valentinsspecial)
10. Folge: Fett
11. Folge: Schlaf und innere Uhr
12. Folge: Aus dem Leben eines Physikstudenten

Moin liebe Mitleser,
hier wird ab dem 17.11 die dritte Staffel von Wissenschaft am Sonntag übertragen, nyaa. Dann sind wir zurück mit vielen neuen und vor allem tollen Themen, nyaa. Ihr könnt gespannt sein, was sich das WaS-Team dieses Mal alles einfallen lassen wird, nyaa.

Euer Prof. Nya Nova Nyaa Nyaa.

Hallo Freunde der Wissenschaft
Nächste Woche startet die also die 3.Staffel unserer Sendung und wie versprochen wird es bis Weihnachten in jeder meiner Folgen (also alle 2 Wochen) ein Experiment zum Zuhause mitmachen geben.
Wir starten wir mit einer Frage die die Menschheit schon lange beschäftigt.
Wir haben uns gerade einen Kaffee gekocht und wollen ihn möglichst heiß genießen. Doch plötzlich klingelt das Telefon und es ist ein wichtiger Anruf.
Geben wir also jetzt noch schnell die Milch in den Kaffee oder erst nach dem Telefonat? Wann ist der Kaffee wärmer?
Da ich selbst kein Kaffee trinke werde ich das Experiment mit Wasser durchführen, ih könnte es aber gern machen wie es euch beliebt.

Am 1.12. betrachten wir eine besondere Fähigkeit von Wasser. Da ich nicht spoilern will werd ich dazu jetzt nicht mehr sagen, aber es wird "Cool"

und in meiner letzten Folge vor Weihnachten, am 15.12 hab ich ein paar Sachen im Blick, muss sie aber noch austesten, ehe es ein unglückliches Ende nimmt. Falls meine Versuche schief gehen unterhalten wir uns über Geräusche von Stromleitungen und setzen uns dazu in die Badewanne

Bis dahin freut euch auf eine neue spannende Staffel von Wissenschaft am Sonntag

Lange wurde darauf gewartet, viele Tränen vegossen doch endlich ist es soweit, WaS geht in die 3.Runde.
Es wird spektakulärer und unglaublicher als je zuvor

und wir starten gleich mit einem richtigen Knallerthema, der vielleicht wichtigsten Frage überhaupt, die es zu beantworten gilt:
Wenn ich meinen Kaffee nicht gleich trinken kann, wann ist er wärmer?
Wenn ich die Milch gleich zugebe oder wenn ich sie erst zugebe wenn ich ihn dann trinken kann?

Wir werden uns dieser Frage rechnerisch nähern und ein kleines Experiment dazu abhalten
Für das Experiment benötigen wir 2 Tassen, Ein Temperaturmessgerät (Ich werd es mit einem Fieberthermometer machen, aber bitte achtet auf den Messbereich), einen Wasserkocher und Wasser.

Fangen wir erstmal mit der Erwartungshaltung an
Ixs sagte ja schon wie sie es händelt, aber was denken die anderen wann der Kaffee wärmer wird?
Eine Begründung zu der Annahme (auch von Ixs) wäre ebenfalls schön

ich würd die Milch gleich rein machen damit er länger warm bleibt.
Meine Begründung ist unbefriedigend, ich mach das bei meinen Patienten einfach so weil es mir so gesagt wurde, dass ich die Milch gleich reinmachen soll wenn ich den hinstelle
Meine Fantasie wäre, das es wegen Temperaturunterschiede sich etwas dadurch ergibt und Energie oder sowas frei wird, was Wärme bringt. Aber ich weiss es nicht, ich stell den Kaffee nur den Leuten hin.

Also nach meinem Verständnis müsste der Kaffee länger warm bleiben, wenn man die Milch zum Schluss zu gibt, nyaa
Aber ich kann mir durchaus auch vorstellen, das Milch erhitzt langsamer abkühlt und es deswegen auch gut sein kann die Milch gleich dazu zugeben, nyaa

also wenn ich einen Heißen kaffe trinken möchte, mache ich als erstes die milch in den Kaffe und dann das heiße wasser zum schluss . Wenn ich schnell Kaffe trinken möchte auf eher weniger hoher temperatur gieße ich die milch hinterher hinein.(viel milch) ich dneke mal die temperaturen gleichen sich an?

Das sind schonmal gute Annahmen,
freut mich besonders dass es auch noch verschiedene sind
Mal sehen wer am Ende recht hat

Schauen wir uns die Problematik einmal rechnerisch an, die Formeln dazu hab ich einen Spoiler druntergepackt.
Die Formel für die Wärme (1) kennt ihr ja schon (Bezieht man es auf eine Zeit ist es der Wärmestrom).
Wenn wir jetzt die Milch dazugeben, sieht das ganze so aus (2).
Die beiden Formeln setzen wir gleich, benennen den Term mit den Massen und spezifischen Wärmekapazitäten als Konstante C stellen das ganze ein bisschen um und es ergibt sich (3)
und erhalten damit das Ergebnis, um wieviel Kelvin (wenn es um Temperaturdifferenzen geht schreibt man immer von Kelvin und nicht von Grad Celsius, es ist aber eigentlich das gleiche) der Kaffee bei der Milchzugabe abkühlt.
Allerdings wird auf diese Weise noch nicht betrachtet, dass der Kaffee mit der Zeit auch Wärme an die Umgebung abgibgt. Dafür wird folgende Formel benötigt (4)
Diese Formel stellen wir 2mal auf, einmal entspricht die Anfangstemperatur der des Kaffees und das andere Mal der mit Milchzugabe. Die Subtrahieren wir voneinander und setzen dabei für die Kaffee mit Milchtemperatur noch einen Term ein, den der sich vorhin bei den Umstellungen ergeben hat, ich aber aus einfachheitsgründen nicht mitgeschrieben hab und kommen auf (5)

Formeln:

Symbolerklärungen:

Das rechnen wir jetzt einmal für sofort und einmal für eine spätere Zugabezeit aus und kommen dabei zu dem Ergebnis, dass es eigentlich keinen Unterschied macht, wann wir die Milch zugeben.

Schauen wir uns jetzt mal wie das ganze in unserem Versuch aussieht (Wenn ihr nicht mitmacht sagt das gleich, dann können wir das kürzen).
Erstmal kochen wir Wasser (Kaffee), geben davon 100 ml in eine Tasse und 100 ml in eine weitere Tasse. In eine der beiden Tassen geben wir direkt 100 ml Wasser Leitungswasser (Milch) (umrühren nicht vergessen) und in die andere erst nach 15 Minuten.
Dann messen wir nach, welche temperatur in der jeweiligen Tasse vorherrscht (wer die Möglichkeit dazu hat kann auch schon eher mal schauen wie sich die Temperatur entwickelt, aber mein Fieberthermometer kann nur bis 43°C)

ich hab keinen Wasserkocher, und keinen Thermometer, kann man das auch erfühlen? '-'

habe leider keinen Thermometer

Ich frag mal anders, macht jemand mit?

ich mach mit o/

Gut, sag Bescheid wenn du soweit bist und was du herausgefunden hast

ich glaube mein Gefühl ist nicht so gut, aber ich sitz jetzt mal mit beiden Bechern da und warte lol

Erkenntnisse:
-nachdem ich Wasser auch ins 2. geschüttet hab fühlt sich das kälter an als das 1. mit direkt-Wasser.
-meine Mutter glaubt ich wäre eifrig am Wasser trinken weil 2 Becher vor mir stehen als sie vorbei lief. Sonst kommt sie auch nie vorbei lol

Und meine Erkenntnis ist, du hast ein sehr gutes Gefühl

Ich hatte bei dem Wasser wo ich direkt zugegeben hab nach 20 Minuten (weil ich es verpasst hab) 37,9 °C
Bei dem wo das Wasserspäter dazu kam 32,3 °C

In der mathematischen Näherung sah das ja etwas anders aus, hab ihr eine Idee warum das so sein könnte bzw. was der entscheidende Einfluss ist, dass das Wasser wärmer ist, wenn direkt das kalte zugegeben wird?