Das Wasser im Tank nimmt im Sommer eine Energie von 8, kj auf.

Transkript

1 Anwendungsaufgaben - rwärungsgesetz - Lösungen 1 th = c ϑ = 4, C = 8, Das asser i Tank nit i Soer eine nergie von 8, auf. th, 10 = = = 6,7 c ϑ 4, 8 C Mit de nergiegehalt einer Tafel Schokolade könnte an 6,7 l asser von 18 C auf 100 C erwären..1 th in ϑ in C 1,8 8,7 4,9 58,1 71,1. ϑ in C O th in. Messwerte: = 0,90 ; th = 10 ; ϑ = 58,1 C c = th 10 = =, ϑ 0,90 58,1 C C 4.1 s wurde der Zusaenhang zwischen der Teperaturänderung und der zugeführten nergie untersucht. 4. Für ϑ = 0 C gilt: = 50 g th = 0 = 500 g th = 60 = 750 g th = 90 U eine Teperaturänderung von ϑ = 0 C zu erreichen, benötigt an für die doppelte (dreifache) Masse auch die doppelte (dreifache) nergie. 4. Messwerte: = 750 g; ϑ = 40 C; th = 10 c = th 10 = = 4,0 ϑ 0,75 40 C C S. Ungelenk; 1

2 5.1 Zur rwärung einer bestiten Menge asser u eine bestiten Teperaturdifferenz uss ehr therische nergie zugeführt werden, als bei allen anderen Flüssigkeiten. asser kann ehr äre aufnehen und speichern als alle anderen Flüssigkeiten. 5. Die ärekapazität des Kühlittels wird etwas geringer. 5. Reines Gefrierschutzittel gefriert bei höheren Teperaturen als eine Mischung it asser. Außerde hat reines Gefrierschutzittel eine geringere ärekapazität als eine Mischung it asser und dait eine geringere Kühlwirkung rdreich: =, asser: = 1, rdreich: 1,0 10 ϑ = = = 0,50 C c 1,0,0 10 asser: 1,0 10 ϑ = = = 0,4 C c 4, 1,0 10 C 6. Das Land erwärt sich schneller als der See. 6.4 A Meer sind die Teperaturunterschiede zwischen Soer und inter geringer als i Landesinneren. 7 Antwort c ist richtig, da Olivenöl eine geringere spezifische ärekapazität hat als asser. Deshalb ist die Teperaturzunahe des Olivenöls bei gleicher ärezufuhr größer als bei asser. 8 Voluen des Klassenziers: V = 7,5 6,5, = 156 Masse der Luft i Klassenzier: = ρ V = 1,9 156 = 01 äre, die von den Personen abgegeben wird: th = P t = 5 80 s J s = 4,8 10 Teperaturänderung der Luft: ϑ = th 4,8 10 = = 4 C c 1, th = c ϑ = 4, 0,50 7 C = th = P t P = th 78 = = 0,57 = 0,57 k t 16 s s 9. η = 0,57 k = 0,76 0,75k S. Ungelenk;

3 10 zu essende Größen: - Masse des erwärten assers - Teperaturänderung des asser - rwärungszeit - Leistung des asserkochers (auf der Unterseite ablesen oder it eine nergieessgerät essen) Berechnung des irkungsgrades: - Berechnung der vo asser aufgenoenen nergie it th, = c ϑ - Berechnung der vo asserkocher aufgenoenen nergie it th, zu = P t, - irkungsgrad η = th, zu Theroeter 11.1 th = c ϑ = 4, 1,5 77 C = th = P t P = th = = 0,45 = 0,45 k t s s 0,45 k 11. η = = 0,47 0,95k 1 Berechnung der vo asser aufgenoenen nergie: th = c ϑ = 4, 0,75 80 C =,5 10 Berechnung der vo asserkocher aufgenoenen nergie:,5 10 η = auf = = =,8 10 auf η 0,90 Berechnung der rwärungszeit:,8 10 P = t = = = s = in 10 s t P 1,5 s Die rwärung des assers dauert in 10 s. 1 H = MJ MJ = vo Butanbrenner abgegebene nergie: th = H = , =,0 10 vo asser aufgenoene nergie: th = c ϑ = 4, 0,50 60 C = 1, 10 irkungsgrad der nergieübertragung. η = auf 1, 10 = = 0,4 = 4 %,0 10 S. Ungelenk;

4 MJ 15 vo Holz abgegebene äre: th, ab = 15,0 = 45 MJ vo asser aufgenoene äre: th, auf = 0, 45 MJ = 9,0 MJ 9,0 10 Masse des assers: = = = 5 c ϑ 4, 85 C C Mit,0 Holz kann an 5 l asser zu Sieden bringen th = c ϑ = 4, 1400 C = 1,4 10 MJ C 140 MJ 16. V = =,5 l MJ 40 l Zu rwären des assers hätte an,5 Liter Heizöl benötigt th = c ϑ = 4, 00 4 C = = = = 1, H , V = = = 1,4 d = 1,4 l ρ 0,95 d P 17. η = P = η P auf = 0,8 8,0 900 =,7 10 P t = auf = = 0 10 s = 5,6 h P,7 s 18 th = c ϑ = 4, η = auf auf = η C = A = = 4, = = ,5 Die Kollektorfläche sollte indestens 4, betragen Graf b gehört zu der Tasse, in die die Milch erst kurz vor Trinken geschüttet wurde. Die Milch wurde nach 6,5 in in die Tasse geschüttet. Durch ist die Teperatur des Kaffees u 10 C gesunken. 19. Der Teperaturunterschied betrug a nde der Messung 4 C. S. Ungelenk; 4

5 0.1 P auf = 400 6,0 =,4 k P η = P = η P auf = 0,5,4 k = 0,84 k Pauf th = P t = 0,84 k 5,0 h = 4, kh th = 4, kh = 4, 10 J 600 s = s 0. th = c ϑ ϑ = = = 1 C c 4, 80 1 aufgenoene äre der Milch = abgegebene äre des Kaffees,9 0,10 (ϑ M 10 C) = 4, 0,0 (90 C ϑ M ) inheiten Kürzen,9 0,10 (ϑ M 10 C) = 4, 0,0 (90 C ϑ M ) Vereinfachen 0,9 ϑ M,9 C = 75,6 C 0,84 ϑ M +,9 C + 0,84 ϑ M 1, ϑ M = 79,5 C : 1, ϑ M = 65 C Der Milchkaffee hat eine Teperatur von 65 C. 4, 0,60 (98 C ϑ M ) = 4, 0,15 (ϑ M 17 C) 0,60 (98 C ϑ M ) = 0,15 (ϑ M 17 C) Vereinfachen 58,8 C 0,60 ϑ M = 0,15 ϑ M,55 C +,55 C 61,5 C 0,60 ϑ M = 0,15 ϑ M + 0,60 ϑ M 61,5 C = 0,75 ϑ M : 0,75 8 C = ϑ M Die asserischung erreicht ungefähr die gewünschte Teperatur von 80 C. vo Kaffe abgegebene äre = von der Porzellantasse aufgenoene äre 4, 0,5 (70 C ϑ M ) = 0,7 0,19 (ϑ M 0 C) Vereinfachen 1,05 (70 C ϑ M ) = 0,19 (ϑ M 0 C) Vereinfachen 7,5 C 1,05 ϑ M = 0,19 ϑ M,78 C +,78 C + 1,05 ϑ M 76, C = 1,19 ϑ M : 1,19 ϑ M = 64 C Der Kaffe würde auf 64 C abkühlen. S. Ungelenk; 5

6 4 In Diagra a ist der Teperaturausgleich falsch dargestellt, da sich keine geeinsae Mischungsteperatur einstellt. In Diagra b ist der Teperaturausgleich richtig dargestellt, da beide Flüssigkeiten a nde die gleiche Teperatur haben. In Diagra c ist der Teperaturausgleich falsch dargestellt, da das kalte asser a nde eine höhere Teperatur hat als das kalte asser. 5 aufgenoene äre des assers = abgegebene äre des isenkörpers 4, 0,0 (8 C 0 C) = c Fe 0,65 (90 C 8 C) Vereinfachen 4, 0,0 18 C = c Fe 0,65 5 C Vereinfachen 15,1 = c Fe,8 C :,8 C c Fe = 0, vo asser abgegebene äre = von der Porzellantasse aufgenoene äre 4, 0,5 (97 C 85 C) = c Porzellan 0,4 (85 C 0 C) Vereinfachen 4, 0,5 1 C = c Porzellan 0,4 65 C Vereinfachen 1,6 = c Porzellan 15,6 C : 15,6 C c Pozellan = 0,81 6. in Teil der vo heißen asser abgegebenen äre wird an die Ugebung abgegeben. Deshalb ist die tatsächlich von der Tasse aufgenoene äre geringer. Dait würde sich auch ein kleinerer ert für die spezifische ärekapazität von Porzellan ergeben. S. Ungelenk; 6