b) Man erwärmt auf einer Herdplatte mit einer Leistung von 2,0 kw zehn Minuten lang zwei Liter Wasser von 20 C.

Transkript

1 Wärmelehre. a) Berechne, wie viel Energie man benöig, um 250 ml Wasser von 20 C auf 95 C zu erwärmen? b) Man erwärm auf einer Herdplae mi einer Leisung von 2,0 kw zehn Minuen lang zwei Lier Wasser von 20 C. Berechne, welche Temperaur ha das Wasser danach ha. c) Öl ha eine geringere spez. Wärmekapaziä als Wasser. Wie würden sich bei der Verwendung von Öl sa Wasser die Ergebnisse der Aufgaben a) und b) ändern? Begründe ohne neue Rechnung! 2. Die Schmelzemperaur von Aluminium beräg 660 C. Welche Energie wird benöig, um 50 g Aluminium mi einer Temperaur von 20 C zu verflüssigen? c Al 0,896 c S 397 g 3. Ein 300 g schweres Aluminiumsück von 97,7 C wird in einen Syroporbecher geauch, in dem sich 400 g Wasser von 6,3 C befinden. Nach einiger Zei sell sich eine Mischemperaur von 27,3 C ein. Die spezifische Wärmekapaziä von Aluminium beräg 0,90. Berechne mi diesen Daen die spez. Wärmekapaziä von Wasser! 4. Zwei Aluminiumquader mi unerschiedlichem Volumen haben die gleich innere Energie. Enscheide, ob die folgenden Aussagen simmen! Begründe! a) Die Teilchen des Körpers A haben im Durchschni eine größere kineische Energie als die Teilchen des Körpers B. b) Beide Körper haben die gleiche Temperaur. c) Bei Berührung der beiden Körper gib der größere Körper Energie an den kleineren Körper ab. 5. Wenn man kg Holz verbrenn, dann werden 5 M an chemischer Energie frei.

2 Berechne, wie viel Lier Wasser von 5 C kann man durch die Verbrennung von 3,0 kg Holz zum Sieden bringen, wenn der Wirkungsgrad der Wärmeüberragung 20% beräg? 6. Bei der Zubereiung eines Milchkaffees werden 200 ml heißer Kaffee mi einer Temperaur von 90 C und 00 ml kale Milch von 0 C gemisch. Welche Temperaur ha der Milchkaffee? Daen: c Kaffee 4,9 und c Milch 3, Eine Heizplae benöig 2 min 6 s um 0,50 kg Wasser von 6 C auf 53 C zu erwärmen. a) Berechne, die von der Heizplae abgegebene Leisung. b) Die Heizplae ha eine Leisungsaufnahme von 750 W. Berechne den Wirkungsgrad der Heizplae! 8. Erkläre was geschieh, wenn man gegen eine kale Fenserscheibe hauch Öffne man einen Wasserhahn geringfügig, so fäng er an zu ropfen. Erkläre diesen Vorgang mihilfe des Teilchenmodells. Lösungen. a) Man benöig ca. 79k. b) Ein Teil des Wassers verdampf und der Res ha eine Temperaur von 00 C. 2. Man benöig 48,5 k. 3. c H2 O 4,32 4. a) Falsch, da der Körper A aus mehr Teilchen beseh. b) Falsch, denn die Teilchen des Köpers B sind im Durchschni energiereicher. Die Temperaur des Körpers B is höher. c) Falsch, der Körper B gib Energie an den Körper A ab. 5. Gegeben: E v 3 5 M 45 M, λ, ϑ 5 C und η 20% 0,2 Gesuch: V

3 c H2 O m ϑ η E v m η E v c H2 O ϑ m 0, g 4,9 85 C Man kann ungefähr 25,3 Lier Wasser erwärmen. 6. Gegeben: c 4,9 und c 2 3,9 ϑ 90 C und ϑ 2 0 C m 200 g und m 2 00 g Gesuch: ϑ m Der Kaffee gib ab: E ab c m (ϑ ϑ m ) Die Milich nimm auf: E auf c 2 m 2 (ϑ m ϑ 2 ) Energieerhalung: c m (ϑ ϑ m ) c 2 m 2 (ϑ m ϑ 2 ) c m ϑ c m ϑ m c 2 m 2 ϑ m c 2 m 2 ϑ 2 c 2 m 2 ϑ m + c m ϑ m (c 2 m 2 + c m ) ϑ m c 2 m 2 + c m ϑ m 00 g 0 C 200 g + 3,9 00 g 64,6 ϑ m 4,9 200 g 90 C + 3,9 4,9 7. Gegeben: m 0,50 kg, ϑ 6 C, ϑ 2 53 C 2 min 6 s 36 s a) Gesuch: P ab P ab W c H2 O m ϑ P 4,9 500 g 37 C 36 s 0,57 kw b) Gesuch: η η P ab P auf η 570 W 750 W 76%

4 8. Die Luf, die man ausame, enhäl Wasserdampf. Wenn der Wasserdampf mi der kalen Oberfläche des Fensers in Berührung komm, dann kondensier er in Form winziger Wasserropfen, da sich die Wassereilchen langsamer bewegen, 9. Die Anziehungskräfe zwischen den Teilchen einer Flüssigkei sind relaiv gering, deshalb kö nen sich die Teilchen auch gegeneinander und die sich die Flüssigkei verformen. Trozdem sind die Anziehungskräfe groß genug, um die Teilchen in einem besimmen Volumen zusammenzuhalen. Leisung. Ein Bergseiger (m 80 kg) beseig einen 3000 m hohen Berg. a) Berechne die Arbei, die er dabei verriche, in k und kwh. b) Wie groß is seine Leisung, wenn er für die Beseigung 6 h brauch? 2. Ein Kran heb eine Las von 360 kg mi einer Geschwindigkei von 0,50 m. s a) Berechne die Leisung, die der Kran abgib. b) Beim Hochheben nimm der Kran eine Leisung von 3 kw auf. Berechne den Wirkungsgrad des Krans! 3. Welche Leisung gib der Moor eines,2 schweren Auos ab, der dieses in 9,5 s von 20 km auf 80 km beschleunig? h h Lösungen. Gegeben: m 80 kg und h 3000 m a) Gesuch: W Der Bergseiger verrichee Hubarbei. W m g h W 80 kg 9,8 m 3000 m 2,35 M 2 s b) Gesuch: P falls 6 h s P W P s s 4 W

5 2. Gegeben: m 360 kg und v 0,5 m s a) Gesuch: P P W m g h P 360 kg 9,8 m s 2 0,5 m, s 766 s,8 kw b) Gesuch: η η W ab W auf P ab P auf P ab P auf η,8 kw 3 kw 60% 3. Gegeben: m,2 200 kg Anfangsgeschwindigkei: v 20 km h 5,6 m s Endgeschwindigkei: v 2 80 km h 22,2 m s Gesuch: P Beschleunigungszei: 9,5 s Es wird Beschleunigungsarbei verriche. P W 2 m v m v 2 2 m (v 2 2 v 2 ) 2 200kg (22,2 m s )2 (5,6 m s )2 P 29 kw 9,5 s