Physikarbeit Klasse 9 als Übungsarbeit?
Hallo liebe Community,
hat irgendjemand von euch schon einmal eine Physikarbeit in Klasse 9 (Gymnasium) über die Themen:
- Wärmekapazität von Feststoffen
- Formen der Wärmeübertragung
- Schmelz- und Verdampfungswärme
geschrieben?
Ich würde mich freuen, wenn ihr die Aufgaben hiereinstellen könntet, damit ich sie als Übungsaufgaben für die Klassenarbeit lösen kann.
1 Antwort
Die Wärmekapazität gibt an wie viel Energie ein Stoff aufnehmen kann ohne, dass sich die Temperatur ändert bzw wie viel Energie ein Stoff mit der Masse m benötigt, damit sich seine Temperatur um 1°C ändert. Es handelt sich hier also um eine Proportionalitätskonstante.
Die Wärmemenge Q gibt an wie viel Wärmeenergie in einem Stoff sozusagen gibt. Die Einheit ist wie immer bei Energien Joule.
Beim Schmelzen gibt es zunächst eine Schmelztemperatur die erreicht werden muss. Wenn wir z.b. wollen, dass Eis welches -15°C kalt ist schmilzt und in den flüssigen Aggregatzustand übergeht, müssen wir es zunächst auf 0°C erwärmen. Wir ändern die Temperatur also um 15K
dQ=CE*mE*dT=2(kJ/kg*K)*1kg*15K=30kJ
Wir müssen also eine Energie von 30kJ aufwenden um 1 kg Eis von -15°C auf 0°C zu erwärmen.
Was nun wichtig zu beachten und zu verstehen ist, dass das Eis nicht direkt seinen Aggregatzustand ändert obwohl 0°C schon erreicht wurde. Das hat mit der Schmelzenthalpie zu tun.
Der Hintergrund ist der, dass das Eis zum schmelzen ebenfalls Energie benötigt. Die Temperatur steigt dabei nicht. Stattdessen wird die Energie in kinetische Energie der Teilchen umgewandelt. Das ganze ist zusätzlich vom Druck abhängig. Denn je höher der Druck, desto schlechter können sich die Teilchen bewegen.
Die Schmelzenthalpie von Eis beträgt 335 kJ/kg
Q=m*r=1kg*335kJ/kg=335kJ
Wir benötigen also insgesamt 365 kJ Wärmeenergie um -15°C kaltes Eis in Wasser umzuwandeln.
Mit dem Verdampfungsprozess läuft es ähnlich ab. Vorsicht! Beim weiterrechnen muss jetzt die Wärmekapazität von Wasser verwendet werden nicht von Eis. Eis hat eine andere Wärmekapazität als Eis.
Wir erhalten für den ganzen Vorgang folgende Kurve:
Nun gibt es mehrere Möglichkeiten dem Stoff Wärmeenergie hinzuzufügen. Durch Konvektion z.b. das ist der Wärmeenergieaustausch über Wärmeströmung.
hier erklärt:
https://www.youtube.com/watch?v=7X4eA6UHulg&ab_channel=Studyflix
Dann gibt es noch die Wärmeleitung das ist der Wärmeaustausch 2er Stoffe die direkten Kontakt miteinander haben z.b. ein Eiswürfel in einem Glas 100°C heißes Wasser.
Eine weitere Möglichkeit ist Strahlung beschreiben über das Stephan Boltzmann Strahlungsgesetz Die Strahlungsleistung P ist proportional zur 4. Potenz der Temperatur
P=T^4
