Aufgabe 33 (Elektrizitätslehre, Wärmemenge)
Ein Vertreter bietet Ihnen einen elektrischen Durchlauferhitzer an, der 8 l heißes Wasser pro Minute liefern soll. Der Hauptvorteil sei, dass Sie nicht einmal Ihre 10-A-Sicherung auswechseln brauchen.
Kaufen Sie das Gerät oder werfen Sie den Kerl hinaus? (Beides mit physikalischer Begründung)
Ein Vertreter bietet Ihnen einen elektrischen Durchlauferhitzer an, der 8 l heißes Wasser pro Minute liefern soll. Der Hauptvorteil sei, dass Sie nicht einmal Ihre 10-A-Sicherung auswechseln brauchen.
Kaufen Sie das Gerät oder werfen Sie den Kerl hinaus? (Beides mit physikalischer Begründung)
Aufgabe 38 (Elektrizitätslehre, Wärmemenge)
Ein Durchlauferhitzer kann maximal mit 75 A bei 220 V Spannung betrieben werden. In welcher Zeit kann er 9l Wasser liefern, wenn dieses von 14°C auf 65°C erhitzt werden soll?
Ein Durchlauferhitzer kann maximal mit 75 A bei 220 V Spannung betrieben werden. In welcher Zeit kann er 9l Wasser liefern, wenn dieses von 14°C auf 65°C erhitzt werden soll?
Aufgabe 445 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Mit einem Tauchsieder wird 1 Liter Wasser bei konstantem Druck erwärmt. Dabei werden aber nur 80% der dem Netz entnommenen Energie zur Energiezufuhr an das Wasser genutzt.
Welche elektrische Leistung muss der Tauchsieder haben, wenn innerhalb von 15 Minuten das Wasser von 10°C auf die Siedetemperatur 99,63°C gebracht werden soll?
Mit einem Tauchsieder wird 1 Liter Wasser bei konstantem Druck erwärmt. Dabei werden aber nur 80% der dem Netz entnommenen Energie zur Energiezufuhr an das Wasser genutzt.
Welche elektrische Leistung muss der Tauchsieder haben, wenn innerhalb von 15 Minuten das Wasser von 10°C auf die Siedetemperatur 99,63°C gebracht werden soll?
Aufgabe 446 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Der Kessel einer Heißwasseranlage enthält 100 l Wasser. Berechnen Sie die Wärme, die erforderlich ist, um diese Wassermenge von 20°C auf 82°C zu erwärmen!
Der Kessel einer Heißwasseranlage enthält 100 l Wasser. Berechnen Sie die Wärme, die erforderlich ist, um diese Wassermenge von 20°C auf 82°C zu erwärmen!
Aufgabe 447 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Ein Eisenbahnzug aus 40 Waggons hat die Masse 2 500t. Er wird von der Geschwindigkeit 72 kmh-1 bis zum Stillstand abgebremst. Jeder Waggon hat vier Räder und der Bremsmechanismus aus Stahl an jedem Rad hat eine Masse von 20 kg.
Berechnen Sie die Temperaturerhöhung der Bremsteile, wenn angenommen wird, das beim Vorgang des Bremsens keine Wärme an die Umgebung übertragen wird.
Ein Eisenbahnzug aus 40 Waggons hat die Masse 2 500t. Er wird von der Geschwindigkeit 72 kmh-1 bis zum Stillstand abgebremst. Jeder Waggon hat vier Räder und der Bremsmechanismus aus Stahl an jedem Rad hat eine Masse von 20 kg.
Berechnen Sie die Temperaturerhöhung der Bremsteile, wenn angenommen wird, das beim Vorgang des Bremsens keine Wärme an die Umgebung übertragen wird.
Aufgabe 448 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Ein Mauerstein mit der Masse 2,4 kg fällt aus einer Höhe von 26 m herab und trifft mit einer Geschwindigkeit von 18 ms-1 auf der Erdoberfläche auf. Berechnen Sie die Temperaturerhöhung, die durch die Umwandlung von mechanischer Energie während des Fallens durch Reibung in Wärme hervorgerufen wird. (Die Energieabgabe an die Umgebung wird vernachlässigt.)
Ein Mauerstein mit der Masse 2,4 kg fällt aus einer Höhe von 26 m herab und trifft mit einer Geschwindigkeit von 18 ms-1 auf der Erdoberfläche auf. Berechnen Sie die Temperaturerhöhung, die durch die Umwandlung von mechanischer Energie während des Fallens durch Reibung in Wärme hervorgerufen wird. (Die Energieabgabe an die Umgebung wird vernachlässigt.)
Aufgabe 449 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Ein Gefäß mit einer Wärmekapazität 200 J K-1 ist mit 2,0 kg Wasser der Temperatur 20 °C gefüllt.
Kann dieses Wasser zum Sieden gebracht werden, wenn unter dem wassergefüllten Gefäß in einem Kocher 50 g Benzin vollständig verbrannt werden und man annimmt, dass die Hälfte der bei der Verbrennung auftretenden Wärme dazu genutzt werden kann?
(Der Heizwert des Benzins ist 4,4 * 104 kJ kg-1.)
Ein Gefäß mit einer Wärmekapazität 200 J K-1 ist mit 2,0 kg Wasser der Temperatur 20 °C gefüllt.
Kann dieses Wasser zum Sieden gebracht werden, wenn unter dem wassergefüllten Gefäß in einem Kocher 50 g Benzin vollständig verbrannt werden und man annimmt, dass die Hälfte der bei der Verbrennung auftretenden Wärme dazu genutzt werden kann?
(Der Heizwert des Benzins ist 4,4 * 104 kJ kg-1.)
Aufgabe 450 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Drei Metallzylinder aus Aluminium, Eisen und Kupfer haben gleichen Durchmesser und gleiche Masse. Sie werden im Wasserbad auf etwa 100°C erhitzt und dann auf einen Block Stearin gesetzt, der unter ihnen schmilzt. Welcher Metallzylinder sinkt am tiefsten ein?
Drei Metallzylinder aus Aluminium, Eisen und Kupfer haben gleichen Durchmesser und gleiche Masse. Sie werden im Wasserbad auf etwa 100°C erhitzt und dann auf einen Block Stearin gesetzt, der unter ihnen schmilzt. Welcher Metallzylinder sinkt am tiefsten ein?
Aufgabe 451 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Ein PKW verbraucht bei einer Autobahnfahrt in einer Stunde 8,5 l Benzin. Der Motor entwickelt dabei eine Leistung von 18 kW. (Das ist nicht die in den Papieren angegebene Leistung, die wird nur benötigt, wenn der Motor maximal arbeitet)
Wie groß ist der Wirkungsgrad? (Heizwert 35 MJ/l)
Ein PKW verbraucht bei einer Autobahnfahrt in einer Stunde 8,5 l Benzin. Der Motor entwickelt dabei eine Leistung von 18 kW. (Das ist nicht die in den Papieren angegebene Leistung, die wird nur benötigt, wenn der Motor maximal arbeitet)
Wie groß ist der Wirkungsgrad? (Heizwert 35 MJ/l)
Aufgabe 452 (Thermodynamik, Wärmemenge)
In einem Glas befinden sich 200 ml Mineralwasser (oder ein anderes Getränk) mit einer Temperatur von 20°C. Wie viele Eiswürfel sind mindestens notwendig, um das Getränk auf eine Temperatur unter 8°C abzukühlen? Jeder Eiswürfel besteht aus 10g Eis mit einer Temperatur von -15°C. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung wird vernachlässigt.
(spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4,19 KJ kg-1 K-1,
spezifische Wärmekapazität von Eis: 2,09 KJ kg-1 K-1,
spezifische Schmelzwärme von Eis: 334 KJ kg-1)
In einem Glas befinden sich 200 ml Mineralwasser (oder ein anderes Getränk) mit einer Temperatur von 20°C. Wie viele Eiswürfel sind mindestens notwendig, um das Getränk auf eine Temperatur unter 8°C abzukühlen? Jeder Eiswürfel besteht aus 10g Eis mit einer Temperatur von -15°C. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung wird vernachlässigt.
(spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4,19 KJ kg-1 K-1,
spezifische Wärmekapazität von Eis: 2,09 KJ kg-1 K-1,
spezifische Schmelzwärme von Eis: 334 KJ kg-1)
Aufgabe 453 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Nach einer arbeitsreichen Woche gibt es nichts, was mehr entspannt als ein schönes heißes Bad. Da stellt sich die Frage: Was kostet eigentlich eine volle Badewanne?
Die Badewanne hat folgende Maße: Tiefe 60 cm, Höhe 40 cm, Breite unten 100 cm, Breite oben 160 cm. Die Wanne ist symmetrisch, also von der Seite betrachtet ein gleichschenkliges Trapez.
Das Wasser wird 30 cm hoch in die Wanne eingefüllt und hat eine Temperatur von 40 °C. Es wird in einer Gasheizung erwärmt und strömt mit 12 °C in die Heizanlage. Eine kWh Heizgas kostet 3,5 Cent, ein Kubikmeter Wasser (incl. Abwasser) kostet 4,50 €. Der Wirkungsgrad der Anlage wird mit 80 % angenommen.
Nach einer arbeitsreichen Woche gibt es nichts, was mehr entspannt als ein schönes heißes Bad. Da stellt sich die Frage: Was kostet eigentlich eine volle Badewanne?
Die Badewanne hat folgende Maße: Tiefe 60 cm, Höhe 40 cm, Breite unten 100 cm, Breite oben 160 cm. Die Wanne ist symmetrisch, also von der Seite betrachtet ein gleichschenkliges Trapez.Das Wasser wird 30 cm hoch in die Wanne eingefüllt und hat eine Temperatur von 40 °C. Es wird in einer Gasheizung erwärmt und strömt mit 12 °C in die Heizanlage. Eine kWh Heizgas kostet 3,5 Cent, ein Kubikmeter Wasser (incl. Abwasser) kostet 4,50 €. Der Wirkungsgrad der Anlage wird mit 80 % angenommen.
Aufgabe 454 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Erkläre die Begriffe thermische Energie und Wärme. Warum kann man in der Physik auf den Begriff Kälte verzichten?
Erkläre die Begriffe thermische Energie und Wärme. Warum kann man in der Physik auf den Begriff Kälte verzichten?
Aufgabe 796 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Berechne die Energiemengen, die notwendig sind, um 100 g Eis zu schmelzen, dann von 0°C auf 100°C zu erwärmen und schließlich vollständig in Dampf umzuwandeln.
Vergleiche diese Energiemengen.
Berechne die Energiemengen, die notwendig sind, um 100 g Eis zu schmelzen, dann von 0°C auf 100°C zu erwärmen und schließlich vollständig in Dampf umzuwandeln.
Vergleiche diese Energiemengen.
Aufgabe 809 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Eine Aluminium- und eine Kupferkugel besitzen die gleiche Masse und die gleiche Temperatur (90 °C). Beide werden auf eine Eisplatte mit einer Temperatur von 0°C gelegt. Unter welcher der beiden Kugeln schmilzt mehr Eis?
Begründe die Antwort anhand einer Formel!
Eine Aluminium- und eine Kupferkugel besitzen die gleiche Masse und die gleiche Temperatur (90 °C). Beide werden auf eine Eisplatte mit einer Temperatur von 0°C gelegt. Unter welcher der beiden Kugeln schmilzt mehr Eis?
Begründe die Antwort anhand einer Formel!
Aufgabe 810 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Durch eine elektrische Kochplatte werden 500 ml Wasser von 18°C in 5,0 min zum Sieden gebracht. Durch Erwärmung der Kochplatte und durch Wärmeabgabe an die Umgebung gehen 2/3 der Leistung „verloren“, d.h. der Wirkungsgrad beträgt also 33,3%. Welche Leistung muss die Kochplatte haben?
Durch eine elektrische Kochplatte werden 500 ml Wasser von 18°C in 5,0 min zum Sieden gebracht. Durch Erwärmung der Kochplatte und durch Wärmeabgabe an die Umgebung gehen 2/3 der Leistung „verloren“, d.h. der Wirkungsgrad beträgt also 33,3%. Welche Leistung muss die Kochplatte haben?
Aufgabe 833 (Thermodynamik, Wärmemenge)
In einem Wasserwerk müssen pro Stunde 1000 m³ Wasser um 50 m in die Höhe gepumpt werden. Die Pumpe wird von einem Dieselmotor angetrieben, der dafür 40 l Dieselkraftstoff benötigt. Wie groß ist der Wirkungsgrad der Anlage?
Der Heizwert von Diesel beträgt
und die Dichte 
.
In einem Wasserwerk müssen pro Stunde 1000 m³ Wasser um 50 m in die Höhe gepumpt werden. Die Pumpe wird von einem Dieselmotor angetrieben, der dafür 40 l Dieselkraftstoff benötigt. Wie groß ist der Wirkungsgrad der Anlage?
Der Heizwert von Diesel beträgt
und die Dichte .
Aufgabe 839 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Ein elektrischer Wasserkocher hat eine Leistung von 2000 W. 70% der Energie, die der Kocher abgibt, werden an der Wasser abgegeben, der Rest geht verloren.
Wie lange dauert es, bis ein halber Liter Wasser von 20°C auf 95°C erhitzt wird?
Ein elektrischer Wasserkocher hat eine Leistung von 2000 W. 70% der Energie, die der Kocher abgibt, werden an der Wasser abgegeben, der Rest geht verloren.Wie lange dauert es, bis ein halber Liter Wasser von 20°C auf 95°C erhitzt wird?
Aufgabe 928 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Eine Tasse mit heißem Tee steht bei Zimmertemperatur auf einem Tisch und kühlt ab. Nach jeweils 10 min wird die Temperatur gemessen:
a) Stelle in einem Diagramm den Zusammenhang zwischen der Zeit und der Temperaturänderung dar.
b) Untersuche, ob zwischen der Zeit und der Temperaturänderung ein proportionaler Zusammenhang besteht. Begründe dein Ergebnis.
c) Vergleiche die Wärme, die der Tee an die Umgebung abgibt in der Zeitspanne von 10 min bis 20 min und von 30 min bis 40 min.
d) Beschreibe den Vorgang des Abkühlens mit den Begriffen thermische Energie, Temperatur und Wärme.
Eine Tasse mit heißem Tee steht bei Zimmertemperatur auf einem Tisch und kühlt ab. Nach jeweils 10 min wird die Temperatur gemessen:
| t in min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|
| ϑ in °C | 90 | 55 | 38 | 28 | 24 |
b) Untersuche, ob zwischen der Zeit und der Temperaturänderung ein proportionaler Zusammenhang besteht. Begründe dein Ergebnis.
c) Vergleiche die Wärme, die der Tee an die Umgebung abgibt in der Zeitspanne von 10 min bis 20 min und von 30 min bis 40 min.
d) Beschreibe den Vorgang des Abkühlens mit den Begriffen thermische Energie, Temperatur und Wärme.
Aufgabe 1006 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Es soll die spezifische Wärmekapazität einer unbekannten Flüssigkeit bestimmt werden. Dazu wird in ein Glasgefäß 100 ml Wasser mit einer Temperatur von 19°C gegossen. Das Gefäß mit dem Wasser hat eine Masse von 186 g.
Zur Isolation wird das Gefäß in ein größeres Becherglas gestellt und eine elektrische Heizung im Wasser installiert.
Durch die Heizschlange fließen bei einer Spannung von 11,2 V ein konstanter Strom von 2,9 A. Nach 8 Minuten und 30 Sekunden hat sich das Wasser auf 39°C erwärmt.
Nun wird in das Gefäß geleert und 100 ml der unbekannten Flüssigkeit gegeben. Die Masse des gefüllten Glases beträgt jetzt 172 g.
In der gleichen Anordnung dauert es diesmal 9 Minuten und 38 Sekunden, bis sich die Flüssigkeit von 26°C auf 56°C erwärmt hat. Wie groß ist nun die spezifische Wärmekapazität dieser Flüssigkeit?
Es soll die spezifische Wärmekapazität einer unbekannten Flüssigkeit bestimmt werden. Dazu wird in ein Glasgefäß 100 ml Wasser mit einer Temperatur von 19°C gegossen. Das Gefäß mit dem Wasser hat eine Masse von 186 g.Zur Isolation wird das Gefäß in ein größeres Becherglas gestellt und eine elektrische Heizung im Wasser installiert.
Durch die Heizschlange fließen bei einer Spannung von 11,2 V ein konstanter Strom von 2,9 A. Nach 8 Minuten und 30 Sekunden hat sich das Wasser auf 39°C erwärmt.
Nun wird in das Gefäß geleert und 100 ml der unbekannten Flüssigkeit gegeben. Die Masse des gefüllten Glases beträgt jetzt 172 g.
In der gleichen Anordnung dauert es diesmal 9 Minuten und 38 Sekunden, bis sich die Flüssigkeit von 26°C auf 56°C erwärmt hat. Wie groß ist nun die spezifische Wärmekapazität dieser Flüssigkeit?
Aufgabe 1088 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Ein Babyschnuller sollte in den ersten sechs Lebensmonaten täglich durch Abkochen sterilisiert werden.
Dazu stellt man auf eine eingeschaltete Herdplatte (Heizleistung 1500 W) einen Topf mit 0,5 Liter Wasser der Temperatur 16°C. Der Wirkungsgrad der Herdplatte beträgt 70%.
a) Wie lange dauert es, bis das Wasser zu kochen beginnt? Gib die Zeit in Minuten und Sekunden an (z.B. 3 min 10s). (5)
b) Die Erfahrung sagt, dass man das Wasser auf der Herdplatte gern mal vergisst. Wie lange dauert es, bis die Hälfte des Wassers verdampft ist? (2)
Hinweise:
Der Einfluss der Schnuller im Wasser kann komplett vernachlässigt werden.
Ein Babyschnuller sollte in den ersten sechs Lebensmonaten täglich durch Abkochen sterilisiert werden.
Dazu stellt man auf eine eingeschaltete Herdplatte (Heizleistung 1500 W) einen Topf mit 0,5 Liter Wasser der Temperatur 16°C. Der Wirkungsgrad der Herdplatte beträgt 70%.
a) Wie lange dauert es, bis das Wasser zu kochen beginnt? Gib die Zeit in Minuten und Sekunden an (z.B. 3 min 10s). (5)
b) Die Erfahrung sagt, dass man das Wasser auf der Herdplatte gern mal vergisst. Wie lange dauert es, bis die Hälfte des Wassers verdampft ist? (2)
Hinweise:
Der Einfluss der Schnuller im Wasser kann komplett vernachlässigt werden.
Aufgabe 1210 (Thermodynamik, Wärmemenge)
Für das erste Gefäß, in dem sich 1 Liter Wasser mit 15°C Anfangstemperatur befinden, benötigt die eine Heizquelle 5 min, um es auf 25°C zu erwärmen.
Welche Endtemperaturen stellen sich bei allen anderen Wassermengen ein.
Hinweis: Das Gefäß gibt keine Wärme an die Umgebung ab. 2 Kerzen liefern die doppelte Wärme von einer Kerze.
Für das erste Gefäß, in dem sich 1 Liter Wasser mit 15°C Anfangstemperatur befinden, benötigt die eine Heizquelle 5 min, um es auf 25°C zu erwärmen.
Welche Endtemperaturen stellen sich bei allen anderen Wassermengen ein.
Hinweis: Das Gefäß gibt keine Wärme an die Umgebung ab. 2 Kerzen liefern die doppelte Wärme von einer Kerze.