Hilfe bei Physik verschiedene Aufgaben?
Hallo,
Könnt ihr mir bei den Nachfolgenden Aufgaben helfen? Ich weiß zwar meistens, was gewollt ist, aber keinen Lösungsansatz.
Aufgabe 1:
Töpfe werden oft aus Edelstahl hergestellt. Da Edelstahl verhältnismäßig schlechte Eigenschaften in Bezug auf Wärme hat, wird der Boden von Kochtöpfen aus Edelstahl und Edelstahlpfannen aus mehreren Schichten aufge- baut. Dieser Aufbau wird als Sandwichhoden bezeichnet. Häufig werden in den Böden Schichten aus Aluminium oder Kupfer verwendet.
a) Begründen Sie anhand einer physikalischen Größe, warum ein Kupfer- oder Aluminiumboden im Topf zum
Kochen mit einem Gas- oder Elektroherd besser geeignet ist! ) Prüfen Sie, b ob die spezifische Wärmekapazität der unterschiedlichen Bodenmaterialien relevant ist. Verglei-
chen Sie dazu den Energieaufwand zum Erwärmen von 2 Litern Wasser von Zimmer- (20°C) auf Siedetempe- ratur mit den folgenden Töpfen:
Edelstahltopf mit Kupferkern
Edelstahltopf mit Aluminiumkern
Edelstahltopf mit massivem Edelstahlboden
Die Kerne haben eine Dicke von 0,7 cm und einen Durchmesser von 15 cm. Die Gesamtmasse eines jeden Topfes betrage dabei stets 2,5 kg, was durch unterschiedlich dicke Wandstärken des Edelstahlbleches realisiert wird.
Gehen Sie davon aus, dass sich der Topf ebenfalls vollständig auf die Siedetemperatur des Wassers erwärmt! Beziehen Sie zudem nur die Erwärmung der Topfimaterialien und des Wassers in die Rechnung mit ein! c) Real ist der Energiebedarf deutlich höher. Geben Sie zwei Begründungen an! Welchen Einfluss hat der in a) genannte Vorteil von Kupfer oder Aluminium auf diese beiden Gründe?
Aufgabe 2:
Eine Monozelle des Typs Mignon AA wurde experimentell untersucht. Dazu wurde ein Schaltkreis mit einem cinstellbaren ohmschen Widerstand, einem Schalter, einem Spannungs- und einem Stromstärkemessgerät aufge- baut. Die Schaltung wurde stromrichtig geschaltet. Bei Öffnung des Schalters fließt durch das ohmsche Wider- standsbauteil zwar kein Strom mehr, die Spannungsmessung bleibt aber weiterhin aktiv. Die Innenwiderstände der beiden Messgeräte bleiben bei den experimentellen Auswertungen unberücksichtigt. Folgende Werte wurden gemessen:
U in V | 1,50 | 1,49 | 1,46 | 1,44 | 1,40 | 1,34
I in mA | 0 | 50 | 200 | 300 | 500 | 800
a) Zeichnen Sie einen Schaltplan der Experimentieranordnung b) Stellen Sie die Abhängigkeit der Spannung U von der Stromstärke I in einem Diagramm dar. Interpretieren Sie die Darstellung im Diagramm. c) Berechnen Sie anhand der Angaben die Kurzschlussstromstärke und den Innenwiderstand der Monozelle.
Aufgabe 3 (Ihr müsst nicht das Experiment nachmachen, sondern nur so ungefähre Werte wären gut):
Drei Physiker diskutieren, welchen Einfluss die Verunreinigungen von Wasser mit Salz bzw. Zucker hinsichtlich des Brechungsverhaltens beim Übergang des Lichts von Luft in Wasser haben. Physiker 1 behauptet: „Es wird wohl geringe Unterschiede geben. Sie werden aber wohl so klein sein, dass sich beim Experimentieren aufgrund der Messungenauigkeit kaum signifikante Unterschiede zeigen werden." Physiker 2 sagt: „Die Brechung wird mit höherem Salz- und Zuckergehalt deutlich stärker ausfallen. Ob Saiz oder Zucker beigemischt wird, ist dabei egal." Physiker 3 meint: Mit höherem Salzgehalt wird die Brechung etwas stärker ausfallen als im normalen Wasser Mit höherem Zuckergehalt wird die Brechung dagegen etwas schwächer ausfallen." Überprüfen Sie experimentell, inwiefern die Physiker mit ihren Aussagen richtig oder falsch liegen. Untersuchen Sie dazu die Abhängigkeit der Größe des Brechungswinkels ß von der Größe des Einfallswinkels a für folgende Flüssigkeiten: Leitungswasser, Salzwasser mit geringem Salzgehalt, Salzwasser mit gesättigtem Salzgehalt, Zu- ckerwasser mit geringem Zuckergehalt; Zuckerwasser mit gesättigtem Zuckergehalt. Variieren Sie dabei a von 0° bis fast 90" und stellen Sie die Ergebnisse in einem ẞ(a)-Diagramm dar, welches die Abhängigkeit des Brechungswinkels vom Einfallswinkel für die fünf verschiedenen Flüssigkeiten darstellt. Ferti- gen Sie ein Protokoll an, indem auch Fotos von der Versuchsdurchführung zu sehen sind.
2 Antworten
HInsgesamt ist das ordentliche Rechnerei… da musst du halt durch. Meine Tipps:
die Wärmeleitfähigkeit. Wärme Kapazität
Edelstahl. 15 W/m/K. 0,5 J/g/K
Alu. 230. 0,8
Cu. 380. 0,38
wir erkennen, dass Edelstahl sehr schlecht leitet und allerdings auch eine rel niedrige Wärmekapazität hat. D.h. Wärmestrahlung geht zwar schlecht durch, wird aber auch wenig gespeichert und kommt damit ohne Zwischenspeicher ins Wasser.
bester Leiter ist Kupfer bei gleichzeitig kleiner Wärmekapazität. D.h. Schneller Wärmetransport bei geringer Zwischenspeicherung… beste Lösung. Aber, durch die Frage musst du dich selbst durchrechnen, um si genau zu beantworten…
Achtung die Formatierung oben klappt nicht … du musst die zweite Zahlengruppe nach rechts unter Wärmekapa verschieben
Hinweise: Eine hohe Wärmekapazität eines Topfes würde bedeuten, dass der Top viel Wärem (Energie) aufnimmt. Das ist zum Erwäremn unnötig. Wichtiger ist da eine gute Leitfähigkeit.