Lösungen für Physik Aufgaben? Dringend
Hallo:) Ich brauche sehr dringend Hilfe bei Physik Aufgaben. Es würde mein Leben retten oder zumindest erleichtern. Also es handelt sich um folgende Aufgaben:
1. 3 kg Schoko-Ostereier sollen geschmolzen werden. Wie lange dauert es mit einem elektrischen Heizstab von 1200 W, die Schokolade von 7°C bis hin zu einer Schmelztemperatur von 37°C zu erwärmen?
2. Ein Glas 25°C warmes Wasser (400ml) soll mit Hilfe von Eiswürfeln (60g von 0°C) gekühlt werden. Welche Rechnung muss hier durchgeführt werden und wie ist das Grundprinzip? Berechne die Temperatur des Wassers nachdem das Eis geschmolzen ist.
VIELE DANK :)
2 Antworten
Ich mache erstmal Aufgabe 2.
Was passiert da? Man gibt Eiswürfel in das Wasser, die schmelzen und das Wasser wird kalt. Das passiert praktisch immer, wenn man Eiswürfel in ein Getränk gibt.
Um die Eiswürfel zu schmelzen, muss man ihnen Wärme zuführen, die sogenannte Schmelzwärme. Diese Schmelzwärme muss irgendwo herkommen. Da die Eiswürfel vom Wasser umspült sind, kann diese Energie zum Schmelzen der Eisüwrfel nur aus dem Wasser kommen. Das, was den Eiswürfeln an Wärme zugeführt wird, wird genau in gleicher Menge dem Wasser entzogen, das sagt der Energieerhaltungssatz.
Wenn man dem Wasser Energie entzieht, wird es dadurch aber kälter..und genau das ist der erwünschte Effekt.
Also muss man erstmal ausrechnen, wieviel Wärme nötig ist, um die Eiswürfel zu schmelzen. Dann muss man ausrec hnen, um wieviel sich das Wasser abkühlt, wenn man ihm genau diese Wärmemenge entzieht.
Für das Schmelzen von Eis gilt bzw, der dazu erforderlichen Wärmemenge Q_schmelz:
Q_schmelz = q_spez * m
q_spez ist die spezifische Schmelzwärme. Sie gibt an, wieviel Energie in kJ erforderlich ist, um 1 kg zu schmelzen. Diese Werte muss man immer nachschlagen. Für Wasser (bzw. Eis) beträgt q_spez = 334 kJ/kg
Damit ergibt sich:
Q_schmelz = q_spez * m = 334 kJ/kg * 0,06 kg = 20,04 kJ
Das Eis nimmt also eine Energiemenge von 20,04 kJ auf, bis es vollständig geschmolzen ist.
Jetzt müssen wir ausrechnen, um wieviel sich das Wasser dadurch abkühlt:
Der Zusammenhang zwischen zu- bzw,. abgeführter Wärmemenge lautet:
Q = c * m * ΔT
c ist die spezifische Wärmekapazität und gibt an, wieviel Energie nötig ist, um 1 kg Wasser um 1 K (= 1°C) zu erwärmen bzw. abzukühlen. Auch die muss man nachschlagen und sie beträgt c = 4,182 kJ / (kg * K)
ΔT ist die Temperaturdifferenz:
Aus Q = c * m * ΔT folgt:
ΔT = Q / (m * c) = 20,04 kJ / (0,4 kg * 4,182 kJ / (kg * K)) = 11,98 K
Das Eis wird also um 12 K abgekühlt:
Damit beträgt die neue Temperatur: 25°C - 12 K = 13°C
Aufgabe1)
Die ist deshalb fast nicht zu lösen, weil Erwärmung und Schmelzen der einzelnen Bestandteile der Schokolade ineinander übergehen. Man müsste also erstmal einen passenden Wert für q_spez bzw. c finden und das ist nicht so einfach. Und bei 43°C dürfte ein Teil der Schokolade schon geschmolzen sein und ein anderer Teil noch nicht. Oder wurde euch da zufällig ein Wert gegeben, mit dem ihr rechnen soll?
Man müsste hier erstmal die erforderliche Energie berechnen und dann kann man nach der Formel:
Q = P * t auch t ausrechnen.
Vielen vielen Dank!!! :) Nein, einen Wert haben wir dort nicht bekommen. Eine große Hilfe. Danke!
Die Aufgabe ist so nicht lösbar. Erstmal muss die genaue Schmelztemperatur der Schokolade geklärt werden. Die angegebenen 43°C sind nämlich falsch, da Schokolade bereits in der Hand bei einer Körpertemperatur von 37°C schmilzt
Ich habe die Aufgabe so bekommen ,wie sie dort steht. Aber danke für den Hinweis. Eine Rechnung zu beiden Aufgaben wäre sehr lieb, da ich es einfach nicht verstehe.