Chemie. In der Technik kommt es permament zu chemischen Reaktionen, welche je nach Produkt gezielt beeinflusst werden.

Transkript

1 Chemie Aufgabe 1. In der Technik kommt es permament zu chemischen Reaktionen, welche je nach Produkt gezielt beeinflusst werden. Entsprechend nach ihrem Energiegehalt werden hir exotherme und endotherme Reaktionen unterschieden. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen den genannten Reaktionen. Exotherm: Energie wird freigegeben, nachdem Starten läuft die Reaktion ohne Energiezufuhr weiter Endotherm: Energie wird verbraucht und muß ständig zugeführt werden. Aufgabe 2. Die Elektrochemische Spannungsreihe ist auch ein Hilfsmittel, um die elektrochemische Korrosion zu begründen. A) Was geschieht mit den beteiligten Metallen Eisen und Zink, wenn sie sich diese berühren und dabei von einer leitenden Flüssigkeit überzogen sind? Das Zink oxidiert und schützt das Eisen vor Korrosion. Die elektrisch leitende Flüssigkeit ( Elektrolyt ) zwingt das unedlere Material dazu in Lösung zu gehen, wodurch das edlere Eisen vor Korrosion geschützt wird B) Mit welchen Element muß man Silber in einem Elektrolyten zusammenbringen, damit zwischen den beiden ein Spannungsunterschied von 2,47 V entsteht? Tabellenbuch Seite 182 2,47 Volt - Silber ( AG ) = + 0,80 = Alulininum ( AL ) = 1,67 Aufgabe 3. Nennen Sie A ) zwei Hydroxide Natriumlauge Kaliumlauge NaOH KOH

2 B ) zwei Säuren Salzsäure HCI Schwefelsäure H 2 SO 4 C ) vier mögliche Salze von diesen Natriumclorid NaCL Kaliumclorid KCL Natriumsulfat Na 2 SO 4 Kaliumsulfat K 2 SO 4 Aufgabe 4 A) Warum werden Stahlseile verzinkt? Um die Korrosion hinaus zu zögern B ) Wer ist der edlere Stoff von Beiden Der Stahl C) Was passiert bei einer kleiner Verletzung der Zinkschicht bis auf den Stahlgrund? Das Zink oxidiert und schützt das Eisen vor Korrosion. Die elektrisch leitende Flüssigkeit ( Elektrolyt ) zwingt das unedlere Material dazu in Lösung zu gehen, wodurch das edlere Eisen vor Korrosion geschützt wird Aufgabe 5 Formulieren Sie die allgemeine Reaktionsgleichung für die Neutralisationsreaktion einer Säure mit einer Base, und geben Sie ein Beispiel samt Reaktionsgleichung Allgemeine Reaktionsgleichung Säure + Lauge = Salz + Wasser Beispiel: Salzsäure HCI + Natriumlauge NaOH = Kochsalz NaCL + Wasser H 2 O Aufgabe 6 Saurer Regen zerstört viele Baustoffe und Materialien und erzeugt große wirtschaftliche Schäden A) Beschreiben Sie die Entstehung von Sauren Regen mithilfe von chemischen Verbindungen

3 Schwefeldioxid, Stickoxide, Co 2, dadurch entstehen in der feuchten Luft Säuren = Saurer Regen B ) Erläutern Sie zwei Maßnahmen, um die Auswirkungen in der Luft zu verringern Filteranlagen, Katalysatoren Aufgabe 7 Die Neutralisation von Basen und Säuren hat in der Technik eine große Bedeutung A) Welche Reaktionsprodukte entstehen, wenn man Salzsäure und Natriumlauge in geeigneten Mengen miteinander reagieren lässt? ( chemische Gleichung ) Säure + Lauge = Salz + Wasser Beispiel: Salzsäure HCI + Natriumlauge NaOH = Kochsalz NaCL + Wasser H 2 O B ) Welchen PH - Wert hat die Flüssigkeit PH - Wert = 7 Aufgabe 8 Was passiert bei einem Stahlteil, wenn eine zum Korrosionsschutz aufgebrachte A) Zinkschicht B) Kupferschicht So verletzt wird, so das der Stahlgrund frei liegt A) Das Zink oxidiert und schützt das Eisen vor Korrosion. Die elektrisch leitende Flüssigkeit ( Elektrolyt ) zwingt das unedlere Material dazu in Lösung zu gehen, wodurch das edlere Eisen vor Korrosion geschützt wird. B ) Kupfer ist edler als Stahl und somit opfert sich der Stahl, also ( Korrosion ) Der Stahl rostet dadurch sogar schneller.

4 Physik Aufgabe 1 Welche Aussage enthält die Angabe Die relative Atommasse eines Sauerstoffatoms beträgt 16? Man geht vom Wasserstoffatom 1 aus. Also hat ein Sauerstoffatom die 16fache Masse eines Wasserstoffatoms Aufgabe 2 Welche Aussage trifft das Gesetz von der Einhaltung der Masse Vor und nach der Reaktion die gleiche Masse Aufgabe 3 Eine Hohlkugel aus Stahl mit einem Außendurchmesser von 20 cm hat ein Gewicht von 1 kg. Berechnen sie die Wandstärke s der gleichmäßig gefertigten Hohlkugel in mm ( 2 Dezimalstellen ). ( Dichte von Stahl p = 7,87 kg/dm 3 ) Volumen Kugel V = d3 & 6 = 203 &3,14 6 = 4186,666 cm 3 4,18666 dm 3 & 7, 87Kg = 32,948 kg/dm 3 32,948 kg/dm 3-1 kg/dm 3 = 31,948 kg/dm 3 31,948 kg/dm 3 / 7,87 kg = 4,0595 dm 3 3 6&V 3,14 = 3 6&4,0595dm3 3,14 = 1, 9795dm = 19, 795mm 20mm 19,795mm 2 = 0, 1025mm Aufgabe 4 Ein Werkstück aus Werkzeugstahl mit der Masse 1,8 kg und einer Temperatur 860 Grad wird in Öl auf 35 Grad abgeschreckt. Welche Wärme in kj wird an das Öl abgegeben?. ( Die spezifische Wärmekapazität von Stahl beträgt 460 J / kg x K. ) Q = c & m & (t 2 t 1 ) = 1, 8kg & 460 kj Kg&K & (860 o 35 o ) = J = 683,10 kj

5 Aufgabe 5 Der spezifische Heizwert von Steinkohle beträgt 32 MJ kg Wie viel kg Steinkohle sind notwendig, um einen Dampfwasserkessel mit 32 m 3 Inhalt von 6,5 Grad auf 90 Grad zu erwärmen, wenn die Anlage einen Wirkungsgrad von 70 % haben soll? Q = c & m & T= 4, 18 kj Kg&K & kg & 83, 5 K Q= kj = 11168,96 MJ Q = 11168,96MJ 0,7 = 15955, 667MJ Q = m & H m = Q H = 15955,657Mj+kg 32MJ = 498, 614kg Aufgabe 6 Zwischen zwei Betonwänden wird bei einer Temperatur von 20 Grad ein Stahlrohrstück von 500 mm Länge ohne Vorspannung eingebaut. Hindurchströmendes Wasser ermärt das Rohr auf 80 Grad Bestimmen Sie die Verlängerung der Rohres, wenn es so eingebaut wird, dass es sich ungehindert ausdehnen kann. l = l 1 & & (l 2 l 1 ) l = 500mm & 0, o C & (80 o C 20 o C) = 0, 357mm

6 Elektrik Aufgabe 1 Zeichnen sie einen Schaltplan, der aus einer Batterie, einer Glühbirne, einem Strommesser und einem Spannungsmesser besteht. Mit Hilfe des Spannungsmessers soll der Spannungsabfall an der Glühbirne gemessen werden. a A V Der Strom fießt im Erzeuger von Minus nach Plus A) In welche Richtung fließt der Strom ( technische Stromrichtung ) durch den Erzeuger? durch den Verbraucher? B) In welche Richtung bewegen sich die Elektronen B ) Die Elektronen bewegen sich in der Leitung von Minus nach Plus Aufgabe 2 Ein Widerstand hat die Daten 10 k ; 1 W A) Welche Spannung darf an den Widerstand angelegt werden W = A & V U = P & R = 1 & =100 V B) Wie groß ist die höchstzulässige Stromstärke

7 I = U R = 100V = 0, 01A oder P = I2 & R I = P R = = 0,01A Aufgabe 3 Ein 4 km langer Leiter aus Aluminium ( Al = 0, 0278 mm 2 /m) soll bei Strömen bis 20 A einen Spannungsabfall von höchstens 15 V verursachen ( Temperaturveränderungen bleiben unberücksichtigt ) Welchen Querschnitt muss der Leiter haben R = U I A = &l R = 15V 20A = 0, 75 = 0,0278 mm2 /m&4000m 0,75 = 148, 2667mm Aufgabe 4 An einer Verlängerungsleitung mit einem Widerstand von 0,1 wird ein Heizofen ( 230 V, 2000 W ) angeschlossen A) wie groß ist der Leistungsverlust? I = P U 2000W 230V = 8, 695W Pv = I2 & R = 8, & 0, 1 = 7, 5614W B) Wie groß ist der Spannungsabfall in der Leitung 2000W&0,1 230V = 0, 869V Aufgabe 5 Wechselströme mit 50 Hz sind ab 50 ma für den Menschen lebensgefährlich. Dieser Strom kann unter ungünstigen Umständen bei einer Spannung von 40 V fließen. Von welchen kleinsten Gesamtwidersatand des menschlichen Körpers ist auszugehen? p = U & I = 40V & 0, 05A = 2W R = U I = 40V 0,05A = 800 Aufgabe 6 Computer der ersten Generation ( 1954 ) enthielten etwa Elektronenröhren, von denen jede eine Heizspannung von 6,3 V bei einem Heizstrom von 0,4 A aufnahm. Welche Leistung mußte für die Röhrenheizung eines solchen Computers aufgewendet werden? P = V & A = 6, 3V & 0, 4A = 2, 52W & 10000(Röhren) = 25200W = 25,2kW

8 Aufgabe 7 Folgende Widerstände werden einzeln an eine Spannung von 12 Volt angelegt: 20, 40, 50, 60, und 80 A) Berechnen Sie die jeweiligen Stromstärken I = P U = 12V 20 = 0, 6A I = P U = 12V 40 = 0, 3A I = P U = 12V 50 = 0, 24A I = P U = 12V 60 = 0, 2A I = P U = 12V 80 = 0, 15A Aufgabe 8 Wegen der großen Stromstärke beim Lichtbogenschweißen muß die Leitung zwischen Erzeuger und Schweißstab ( Verbraucher ) einen sehr kleinen Widerstand haben ( z.b hat ein 6 m langer Kupferdraht mit einem Querschnittsfläche von mm einen Widerstand von 0,6 m ) Wegen ungünstiger Lagen der Schweißstellen verlängert ein unerfahrener Arbeiter die Verbindung zur Rückleitung mit einem Stück unlegiertem Flachstahl ( 0,9 m Länge, 5 x 2 mm Querschnitt ) A) Berechnen Sie den Widerstand des Stahlprofils im m ( Der Übergangswider- Stand an den Berührungsstellen wird nicht berücksichtigt ) R = &l A &mm2 0,16 = m 0,9m 10mm 2 = 0,0144 = 14, 4m B ) Die Schweißstromstärke beträgt 250 A und die Lichtbogenspannung 25 V. Berechnen Sie den Spannungsabfall ( Spannungsverlust ) im Stahlprofil U = R & I = 0, 0144 & 250A = 3, 6V C ) Berechnen Sie die Spannung U, die an den Anschlüssen des Schweißstromerzeugers zur Verfügung steht ( Lichtbogenspannung 25 V ) U ges. = U Kupfer + U Stahl + U Lichtbogen U Kupfer = R & I = 0, 0006 & 250A = 0, 15V U ges. = 28,75V U Stahl = R & I = 0, 0144 & 250A = 3,60V U Lichtbogen = 25, 00V D ) Berechnen Sie die Leistungsabgabe des Schweißstromerzeugers in Watt 28, 75V & 250A = 7188W P = U & I E ) Berechnen Sie die elektrische Arbeit, die der Schweißstromerzeuger in 5 Minuten unter diesen Bedingungen aufnimmt bei einem Wirkungsgrad von 85 %

9 W = U & I & t & 100% 85% =28, 75V & 250A = 7188W & 5min 60 & 100% 85 = 704, 65w/h = 0, 704kW/h Aufgabe 17 Mit einer Räderwinde soll eine Last von 1200 N gehoben werden. Die Winde besteht aus einer Seiltrommel ( D = 400 mm ) und einem zweistufigen Getriebe ( z 1 = 21,z 2 = 84, z 3 = 28, z 4 = 112); der Wirkabstand an der Handkurbel beträgt I = 400 mm A) berechnen Sie die Notwendige Kraft an der Handkurbel bei einem Wirkungsgrad von 0,75 i = M 2 M 1 = F 2&l 2 F 1 &l 1 F 1 = F 2&l 2 i&l 1 i = Z 2&Z 4 Z 1 &Z 3 = 84&112 21&28 = = 16 F 1 = 1200N&200mm (Radius Seiltrommel) 16&400mm = 37, 5N F 1 = 37,5N 0,75 = 50N B) Anstelle der Handkurbel wird ein Motor angeflanscht. Berechnen Sie bei einer 1 Seiltrommeldrehzahl von 50 min welche Leistung der Motor ( in kw ) abgeben muß. P = F&d& &n = 1200N&3,14&50min 1 &0,4m 0,75&60s = 1674, 666W Aufgabe 18 Ein Hubmagnet hängt symmetrisch über die Stahlseile S1 und S2 befestigt an o einem Kranhacken. Der Winkel beträgt 112. Die Befestigungspunkte A und B für die Seile sind 175 cm voneinander entfernt. Der Hubmagnet besitzt eine Masse von 3000 kg A) Wie groß ist h? Halber Abstand von 175 cm = 87,5 cm

10 Halber Winkel von 112 o = 56 o h = 87,5cm tan 56 O = 59,019cm B) Wie groß sind die Kräfte in den Stahlseilen S1 und S2? G = m & g G = 3000kg & 9, 81 m s 2 = 29430N = 29, 430kN cos 56 = F 2 F 1 F 1 = F 2 cos56 = 14,715N 0,5591 F 1 u.f 2 = 26, 315kN Aufgabe 19 Auf einer Drehmaschine ist ein Laufkran zum Einhben schwerer Wekstücke aufgebaut, der die Last F = 7,5 kn trägt. Die Abstände betragen l1 =1,6 m und l2 = 0,65 m A) Ermitteln Sie die Lagerkraft F A M B = 0 F A & l 1 + F & l 2 = 0 F A = F 1&l 1 l 2 = 7,5kN&1,6m 0,65m = 18, 461kN B) die waagerechte Komponente F BX und die senkrechte F BY der Kraft F B F BX = F A = 18, 461kN I F x = 0 = F Bx F A = 0 ù F Bx = F A = 18,461kN II F y = 0 = F By F = 0 ù F By F = 7, 5kN III M = 0 C) Die Lagerkraft F B F B = F BX 2 + F BY 2 = 18, 46 2 kn + 7, 5kN = 19, 925kN Aufgabe 21 Ein Betonring hat einen Außendurchmesser von 1,5 m, eine Wandsctärke von 10 cm und eine Höhe von 1 m; die Dichte beträgt von Beton 2,45 kg/dm 3 Der Ring wird über ein Zugseil um 12 m gehoben. Dabei wird das Seil von einer Trommel aufgenommen, die einen Durchmesser von 900 mm und eine Drehzahl von 30 min 1 hat

11 A) Berechnen Sie die Hubleistung in kw m = V & m = (D 2 d 2 ) & 4 & h & m = [ ]dm 2 & &10dm&2,45kg 4 dm 3 = 1077, 57kg P = F G&s t = F G & V P = F G & d & & n P = 1077,57kg&9,81m&0,9m&3,14&30min s 2 min&60s = 14944, 34 Nm s P = 14944,34Mn s kw s 1000Nm = 14, 944kW B) Berechnen Sie die Hubzeit in Sekunden V Seil = V Trommel s t = d & & n t = s d& &n = 12m&min&60s 0,9m&3,14&30min = 8, 5s