Aufgabe zu Physik, Spezifische Wärmekapazität?
Hallo Zusammen
Das ist meine erste Frage auf gutefrage. Ich habe eine Aufgabe in Physik, die ich nicht verstehe. Könnt ihr mir helfen? Sie lautet so:
Für ein Outdoor-Magazin sollst du den Benzinkocher Whisperlite erproben! Im Test vermag der Benzinkocher 1 Liter zimmerwarmes Wasser (20 Grad Celsius) innerhalb von 4 Minuten zum Sieden zu bringen. (a) Schätze für deinen Bericht, die durchschnittliche Heizleistung des Kochers ab. (b) Berechne den Wirkungsgrad des Kochers, wenn im oben beschriebenen Test 15 g Benzin verbrannt wurden. (Heizwert: Bei der Verbrennung von 1 kg Benzin werden 43 MJ Energie freigesetzt)
Danke im Voraus
Lg ririi349
3 Antworten
Du brauchst noch einen Wert: die Spezifische Wärmekapazität von Wasser. Die findest du im www.
Dann würde ich empfehlen, eine Dimensionanalyse zu machen: mit welchen Einheiten musst du rechnen, nach welchen ist gefragt (Heizleistung, Wirkungsgrad) und wie sind die Umrechnungsfaktoren.
Dann geht es ans Rechnen: aus Satz 2 kannst du die dem Wasser zugeführte Energie berechnen - tu dies. Weiterhin hast du einen Hinweis auf die Leistung (Energie pro Zeit) und musst das in einer passenden Einheit - etwa Watt oder Kilowatt - überschlagen.
Für b) rechnest du 1,5 % von 43 MJ aus und teilst die anfangs ermittelte, dem Wasser zugeführte Energie durch diesen Wert.
a) Du brauchst zwei Formeln:
Die erste Formel ist die Formel für die Wärme(Energie). m ist die Masse, ΔT die Temperaturänderung (in Kelvin!!!) und c die spezifische Wärmekapazität.
Die zweite Formel ist die Leistung, E ist die Energie und t die Zeit. Du hast die Masse gegeben (1L), du hast die Temperaturänderung gegeben (ΔT = 80K) und c ist eine Konstante die man nachschlagen kann, kenne die gerade nicht aus dem Kopf. Damit kannst du E ausrechnen, dann in die zweite Formel einsetzen, t einsetzen und fertig
ΔT die Temperaturänderung (in Kelvin!!!)
Bei einer Temperaturänderung ist es wurscht, ob man K oder °C nimmt.
Die Wärmekapazität wird klassischer Weise pro Kelvin angegeben und da ist es schon konsistenter, auch ΔT in Kelvin zu verwenden.
... ist für einen Laien aber noch ein Grund mehr für Verstänisprobleme...
Das gilt aber nur für eine konstante Wärmekapazität ;)
Ich liebe es zu klugscheißen.
Was haben wir?
T_1 = 20 °C1390
T_2 =100 °CE
t = 4 Minuten = 240 s
m = 1 L = 1kg
Und aus der Recherche: c_H2O = 4,18 kJ/(kgK)
Es gilt:
ΔQ = m * c * ΔT = 1 kg *4,18 kJ/(kgK) * 80 K = 334,4 kJ
Das ist also die Energie (Wärme), die für den Erhitzungsvorgang notwendig ist. Und diese Energie wird dem Wasser in 240 Sekunden zugeführt. Also ist die Leistung:
N = ΔQ/t = 334,4 kJ/240 s = 1,39 kJ/s
Das sind 1390 Watt
Bei der Verbrennung von 1 g Benzin werden 43 kJ Energie freigesetzt. 15 g Benzin bringen demzufolge 645 kJ. Und 334,4 kJ wurden in den Wärmegehalt des Wassers investiert. Das sind rund 52 % des Energieinhaltes des Benzins.
Was heisst www?