Wie fühlt sich Temperatur an? - Experimente zur Wahrnehmung von warm und kalt

Vielleicht ist dir auch schon aufgefallen, dass dir die gleiche Temperatur an einem Tag warm und am anderen kalt vorkommt. Im Sommer würden uns 15°C sehr kalt vorkommen. Im Winter sind 15°C sehr warm. Und dazu kommt noch, dass unser Temperaturempfinden sehr individuell und subjektiv ist. Was ich als warm empfinde, ist für dich vielleicht kalt, oder umgekehrt.

Die Experimente auf dieser Seite sollen helfen zu erklären, warum wir Wärme und Kälte so unterschiedlich wahrnehmen.

• Der Webersche 3-Schalen-Versuch
• Welche gefühlte Temperatur haben unterschiedliche Gegenstände?
• Wärmeleitung sichtbar machen
• Erklärung

Der Webersche 3-Schalen-Versuch

Dieses Experiment zeigt, wie leicht wir uns täuschen lassen, wenn wir uns an eine bestimmte Temperatur gewöhnt haben.

Du brauchst:

• 3 Schalen, in die deine Hände bequem hineinpassen (eine der Schalen sollte groß genug für zwei Hände sein.)
• Lauwarmes Wasse ca. 20°C (Zimmertemperatur)
• Kaltes Wasser ca. 10°C (evtl. mit Eiswürfeln)
• Heißes Wasser ca. 40°C (du solltest es noch anfassen können, aber es fühlt sich heiß an)
• Thermometer
• Handtuch

Und so gehst du vor:

1. Stelle die drei Schalen nebeneinader.
2. In die mittlere Schale füllst du das lauwarme Wasser.
3. In die beiden äußeren Schalen füllst du einmal das kalte, einmal das heiße Wasser.
4. Halte eine Hand für 30-60 Sekunden in das kalte Wasser.
5. Jetzt hältst du die Hand in das lauwarme Wasser. Wie fühlt es sich an?
6. Halte die andere Hand für 30-60 Sekunden in das heiße Wasser.
7. Diese Hand hältst du jetzt in das lauwarme Wasser. Wie fühlt es sich an?
8. Trockne deine Hände mit dem Handtuch ab und warte einen kleinen Moment.
9. Jetzt hältst du jeweils eine Hand für 30-60 Sekunden in das kalte, eine ins heiße Wasser.



10. Halte jetzt beide Hände gleichzeitig ins lauwarme Wasser. Vorsicht: Die Hände sollen sich nicht berühren! Sobald sich deine Hände berühren ist die Täuschung vorbei. Wie fühlt sich das Wasser an?

Die Hand, die im kalten Wasser war, meldet an dein Gehirn, dass das Wasser in der mittleren Schale warm ist. Die Hand aus dem heißen Wasser meldet, dass das Wasser kalt ist.

Hältst du beide Hände gleichzeitig ins lauwarme Wasser bekommt dein Gehirn widersprüchliche Informationen. Sobald sich deine Hände berühren merkt das Gehirn, dass es sich um das gleiche Wasser handelt und die Sinnestäuschung ist vorbei.

Das Experiment geht zurück auf den deutschen Physiologen Ernst Heinrich Weber (1795-1878). Er beschäftigte sich mit der Wahrnehmung der Sinne und machte viele Experimente dazu.

Welche gefühlte Temperatur haben unterschiedliche Gegenstände?

Bei diesem Experiment erforschen wir, warum sich verschiedene Gegenstände unterschiedlich warm anfühlen, obwohl sie alle die gleiche Temperatur haben.

Du findest alle Gegenstände im gleichen Raum. Geh also ins Wohnzimmer oder in die Küche. Die Gegenstände müssen alle die ganze Zeit dort gewesen sein. So kannst du sicher sein, dass sie alle die gleiche Temperatur haben.

Jetzt berührst du Gegenstände aus verschiedenen Materialien und prüfst, wie sie sich anfühlen: warm, kalt, wärmer als, kälter als...

Hier sind ein paar Beispiele:

• Holz: Tischplatte, Stuhl
• Metall: Besteck, Türklinke, Topf
• Papier: Buch, Schulheft
• Glas: Trinkglas, Vase
• Kork: Untersetzer
• Schaumstoff: Verpackungsmaterial
• Stoff: Handtuch, Kleidungsstück, Decke
• Keramik: Teller, Tasse
• Stein: Fliesen, Fensterbank
• Kunststoff: Lineal, Brotdose

Was fällt dir auf?

Obwohl alle Gegenstände die gleiche Temperatur haben, fühlen sie sich unterschiedlich warm an.

Du kannst die Materialien ordnen, von "fühlt sich am kältesten an" bis "fühlt sich am wärmsten an":

1. Metall
2. Stein
3. Glas
4. Keramik
5. Kunststoff
6. Holz
7. Papier
8. Kork
9. Stoff
10. Schaumstoff

Wärmeleitung sichtbar machen

Jetzt machen wir ein weiteres Experiment, mit dem wir die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien sichtbar machen können.

Du brauchst:

• 2 Eiswürfel
• Holzbrett
• Metallschale

Und so gehst du vor:

1. Lege einen Eiswürfel auf das Holzbrett
2. Den zweiten Eiswürfel legst du auf das Metall
3. Beobachte, welcher Eiswürfel schneller schmilzt

Der Eiswürfel auf Metall schmilzt schneller als der auf Holz.

Probiere das Experiment mit anderen Materialien aus.

Erklärung

Bei den Experimenten haben wir zwei unterschiedliche Gründe erforscht, warum wir oft etwas kälter oder wärmer empfinden, als es in Wirklichkeit ist.

Täuschung des Wärmeempfindens durch Gewöhnung

Unsere Haut merkt sich, was sie vor kurzem gefühlt hat. Tauchen wir unsere Hand in sehr warmes oder sehr kaltes Wasser, so gewöhnt sich die Haut an diese Temperatur.

Beim Drei-Schalen-Versuch tauchen wir danach beide Hände gleichzeitig in lauwarmes Wasser. Für die Hand aus dem kalten Wasser fühlt es sich warm an. Für die Hand aus dem heißen Wasser fühlt es sich kalt an. In Wirklichkeit ist das Wasser für beide Hände gleich warm.

Warum ist das so? Unsere Haut kann keine Temperatur fühlen, sondern sie kann nur den Unterschied zu dem, was sie vorher gefühlt hat, wahrnehmen. Sie vergleicht immer zwei Zustände: wie ist es jetzt? Und wie war es vorher? Den Unterschied nehmen wir dann als "wärmer als" oder "kälter als" wahr.

Das gleiche passiert, wenn wir von draußen ins Haus kommen. Nehmen wir an, es ist das ganze Jahr über im Inneren gleich warm. Wenn es draußen kalt ist, fühlt es sich wärmer an. Ist es draußen heiß, fühlt es sich innen kühl an. Dabei hat es immer die gleiche Temperatur.

Du kannst dir merken: Unsere Haut gewöhnt sich an eine Temperatur. Ob wir etwas als kalt oder warm empfinden hängt nur davon ab, was wir vorher gefühlt haben.

Täuschung des Wärmeempfindens durch Wärmeleitfähigkeit

Ob sich ein Gegenstand für dich warm oder kalt anfühlt hängt davon ab, wie gut er Wärme aufnehmen kann. Metall leitet Wärme sehr gut. Es nimmt die Wärme aus unserer Hand schnell auf. Dadurch kühlt unsere Haut schnell ab und wir empfinden das Metall als kalt. Holz nimmt die Wärme aus unserer Hand nur schlecht auf, es leitet Wärme schlecht. Unsere Haut kühlt kaum ab und es fühlt sich wärmer an.

Nicht die Temperatur macht den Unterschied, ob wir etwas als kalt oder warm empfinden, sondern wie gut ein Material Wärme leiten kann:

Je besser ein Material Wärme leitet, desto kälter fühlt es sich an.

Je schlechter ein Material Wärme leitet, desto wärmer fühlt es sich an.

Warum schilzt der Eiswürfel auf Metall schneller?

Das Experiment ist sozusagen der Beweis für die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Materialien.

Beide Eiswürfel haben die gleiche Temperatur. Auch Holz und Metall haben die gleiche Temperatur, wenn sie sich im gleichen Raum befanden.

Aber: Metall leitet die Wärme sehr gut, Holz dagegen schlecht. Das Metall gibt die Wärme sehr schnell an den Eiswürfel ab, daher schmilzt er schneller.

Je besser das Material die Wärme leitet, desto schneller schmilzt das Eis.