Bezeichnungen der Phasenübergänge Zwischen den drei Aggregatszuständen fest, flüssig und gasförmig sind die folgenden Übergänge möglich:

Transkript

1 Phasenübergänge

2 Bezeichnungen der Phasenübergänge Zwischen den drei Aggregatszuständen fest, flüssig und gasförmig sind die folgenden Übergänge möglich:

3 Energie und Temperatur bei den Phasenübergängen

4 Energie und Temperatur bei den Phasenübergängen Q 1 L t Q 2 L v Q 3

5 Energie und Temperatur bei den Phasenübergängen Q 1 L t Q 2 L v Q 3 Q = m. c. Δt L = m. l

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7 Spezifische Schmelz- und Verdampfungswärme von Eis bzw. Wasser Hinweis: Schmelzwärme und Verdampfungswärme werden teilweise auch als Schmelzenergie und Verdampfungsenergie bezeichnet. Für 1 kg Wasser sind in dem folgenden Diagramm die wichtigen Energien angegeben.

8 Wenn die Bindungen der Teilchen bei einem Übergang loser wird, muss Energie hinzugefügt werden (fest->flüssig, flüssig->gasförmig, fest->gasförmig). Wenn die Bindungen der Teilchen bei einem Übergang fester wird, wird Energie frei. (gasförmig->flüssig, flüssig->fest, gasförmig->fest). Die spezifische Schmelz- bzw. Verdampfungswärme ist eine Materialkonstante, die häufig in Jkg angegeben wird.

9 Bsp 1. Eine Masse von 2kg Eisen wird geschmolzen. Wie groß ist die Schmelzwärme? Spezifische Schmelzwärme von Eisen 268 kj/kg. Bsp 2. Bergwanderer füllen ihren Teekessel mit 1 kg Schnee von 0 C. Welche Energie ist nötig, um daraus Teewasser von 80 C zu bereiten? Wie viel Wasser von 0 C könnte man mit dieser Energie auf 80 C erwärmen? Spezifische Schmelzwärme von Eis 334 kj/kg, spezifische Wärmekapazität von Wasser 4180 J/kg.K

10 Bsp g Eis der Temperatur 5,0 C werden in 100 g Wasser der Temperatur 20 C gebracht. Welche Mischtemperatur stellt sich ein? Spezifische Schmelzwärme von Eis 334 kj/kg, spezifische Wärmekapazität von Wasser 4180 J/kg.K, spezifische Wärmekapazität von Eis 2,1 kj/kg.k 10,69 C Bsp 4. Wie viel Eis von 0 C kann man mit 20 kg flüssigem Blei der Temperatur 460 C schmelzen, wenn das Schmelzwasser 30 C erreichen soll? spezifische Wärmekapazität von Blei 26,5 J/gK. 496 kg

11 Bsp 5. Einem Eisblock von 1,0 kg und 20 C wird pro Sekunde eine Energie von 2,0 kj zugeführt. Von Energie- Verlusten werde abgesehen. Wie lange dauert es, bis a) sich das Eis auf 0 C erwärmt hat? b) das Eis vollständig geschmolzen ist? c) das Wasser sich auf 100 C erwärmt hat? d) das Wasser vollständig verdampft ist? e) der Dampf sich auf 120 C erhitzt hat? spezifische Wärmekapazität von Wasser 4180 J/kg.K, spezifische Wärmekapazität von Eis 2,1 kj/kg.k spezifische Wärmekapazität von Wasserdampf 2,0 kj/kg.k spezifische Schmelzwärme von Eis 334 kj/kg, spez. Verdampfungswärme von Wasser J/g

12 Bsp 6. Jitka will 200 g Apfelsaft von 20 C mit Eiswürfeln von 0 C abkühlen. Sie führt dazu mehrere Versuche durch. a) Sie wirft 80 g Eis in den Apfelsaft und stellt fest, dass es nicht vollständig schmilzt. Wie viel Gramm Eis bleiben übrig? b) Jitka wirft 25 g Eis in den Apfelsaft. Berechne die Mischtemperatur. c) Wie viel Eis muss sie ins Glas geben, damit sich die Mischungstemperatur 15 C einstellt? (Zur Vereinfachung bleibt der Energieaustausch mit der Umgebung unberücksichtigt.) spezifische Wärmekapazität von Wasser 4180 J/kg.K, spezifische Wärmekapazität von Eis 2,1 kj/kg.k spezifische Wärmekapazität von Apfelsaft 4,2 kj/kg.k spezifische Schmelzwärme von Eis 334 kj/kg,

13 Bsp 7. Wie viel Energie benötigt man, um 100 kg Aluminium (896 J.kg-1.K-1) der Temperatur 20 C zum Schmelzen zu bringen, wenn die Schmelztemperatur von Aluminium 660 C beträgt? Wie hoch sind die Kosten, wenn der Hersteller für 1,0 kwh etwa 0,12 bezahlen muss? Bsp 8. Welcher Endzustand (Aggregatzustand und Temperatur) entsteht, wenn man 50,0 g Wasserdampf von 140 C die Wärmeenergie 170 kj entzieht? Bsp 9. Gibt man zu 600 g Eis von - 4,0 C siedendes Wasser der Masse 300 g, so erhält man Wasser-Eis-Gemisch. Welche Eismenge befindet sich noch in diesem Gemisch?

14 Bsp 10. Es werden 50L Wasser der Temperatur 60 C mit 30L Eis unbekannter Temperatur gemischt. Es ergibt sich eine Mischtemperatur von 2 C. Wie kalt war das zugefügte Eis? Bsp 11. Man bestimme die Temperatur, die sich einstellt, wenn 450 g Dampf von 120 C mit 300 g Eis von -5 C vermischt werden.

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16 Luftfeuchtigkeit * relative * absolute

17 Absolute Feuchtigkeit Φ (= Dampfdichte) Einheit: g/m 3 oder kg/m 3 Φ = m V - ist ein direktes Maß für die in einem gegebenen Luftvolumen enthaltene Wasserdampfmenge. Sie lässt unmittelbar erkennen, wieviel Kondensat maximal ausfallen kann oder wieviel Wasser verdunstet werden muss, um eine gewünschte Luftfeuchtigkeit zu erhalten.

18 Relative Feuchtigkeit ϕ Einheit: % φ= Φ Φ max 50%-70% beste für Menschen - gibt an, wieviel Wasserdampf des maximal möglichen momentan in der Luft vorhanden ist (Φ max Sättigungswert hodnota nasycení)

19 Die Taupunkttemperatur (rosný bod) ist definiert als die Temperatur, bei der der aktuelle Wasserdampfgehalt in der Luft der maximale (100% relative Luftfeuchtigkeit) ist. Die Taupunkttemperatur ist damit eine von der aktuellen Temperatur unabhängige Größe. Eine Möglichkeit die Taupunkttemperatur zu messen ist das Abkühlen von Metall bis sich die Oberfläche mit Wasserdampf beschlägt. Dann ist die Temperatur des Metalls die Taupunkttemperatur.

20 r Schimmel - plíseň

21 Bsp. Při teplotě 25 C se hmotnost hygroskopické látky zvětšila po průchodu 5 m 3 o 45 g. Urči absolutní a relativní vlhkost vzduchu, jestliže Hustota syté páry při 25 C je 23 g.m -3.

22 Bsp. Um 7 Uhr Morgens wurden bei einer Temperatur von 10 Grad 7,6 g/m 3 Wasserdampf gemessen.wie hoch ist zu diesem Zeitpunkt die relative Luftfeuchtigkeit? Maximal: 9,4 g/m 3