Elektro Thema Wärmemenge Bitte um Hilfe?
Guten Abend
Ich bin in der Ausbildung zum Elektriker und muss jetzt Aufgaben lösen über Wärmemenge mein Problem ist dabei das ich nicht verstehe wie das geht. Ich bräuchte Hilfe bei denn Aufgaben 7 bis 11 Danke im Vorraus.
Bin im 2. Lehrjahr
2 Antworten
In all diesen Aufgaben geht es um den Zusammenhang zwischen der Temperaturänderung einer Stoffmenge und der dafür nötigen Wärmemenge. Diesen Zusammenhang beschreibt die spezifische Wärmekapazität des btr. Stoffes, Formelzeichen c, Einheit kJ/(kg·K).
Die Wärmemenge ist immer = c mal Masse mal Temperaturänderung.
(In Einheiten: kJ = kJ/(kg·K) mal kg mal K.)
Für die Aufgaben hier benötigst Du das c für Wasser: 4.18 kJ/(kg·K)
Das c für den betr. Stoff, der erwärmt werden soll, findest Du in Tabellen, z.B. hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Wärmekapazität
Für die Temperaturänderung kannst Du einfach °C für K einsetzen. Solange es um Änderungen, und nicht um feste Werte geht, ist das gleich.
Das k in kJ ist die Abkürzung für 1000, so wie bei km und kg. 1 kJ ist also 1000 J.
Nun brauchst Du noch die Verbindung zur elektrischen Energie und Leistung. Ein J elektrische Arbeit ist genau so viel Energie wie ein J Wärme. Und 1 J ist genau 1 Ws, oder: 1 W ist 1 J/s.
Du mußt nun also immer die Gleichungen "Wärmemenge = c mal Masse mal Temperaturänderung" und "Wärmemenge ist Leistung mal Zeit" verwenden. Immer die bekannten Größen einsetzen und die Gleichungen nach der gesuchten Größe auflösen.
Kommst Du damit weiter?
Aufgabe 7)
Manchmal ist es besser, eine Aufgabe sozusagen von hinten her zu rechnen und nicht in der Reihenfolge, wie die Angaben in der Aufgabe stehen.
Erforderliche Wärmemenge Q, um das Wasser zu erhitzen:
Q = m * c * ΔT = 300 kg * 4,2 kJ/kg*K * 48 K = 60480 kJ
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen Wirkung und Aufwand:
η = Wirkung / Aufwand
Die Wirkung ist hier das Aufheizen des Wassers, also Q
Der Aufwand ist die elektrische Energie Eel, die man dafür benötigt:
η = Q / Eel
aufgelöst nach Eel:
Eel = Q / η = 60480 kJ / 0,92 = 65739 kJ
Es gilt:
Eel = P * t
aufgelöst nacht:
t = Eel / P = 65739 kJ / 4 kW = 65739 kJ / 4 kJ/s = 16434 s = 273 min = 4 h 33 min
8)
Q = m * c * ΔT = 0,9 kg * 0,465 kJ/kg*K * 150 K = 62,8 kJ
Eel = Q / η = 62,8 kJ / 0,74 = 84,9 kJ
t = Eel / P = 84,9 kJ / 1,2 kJ/s = 71 s
9)
Wirkung = Wärme
Q = m * c * ΔT = 1,5 kg * 4,2 kJ/kg*K * 80 K = 504 kJ
Aufwand = elektrische Energie
Eel = P * t = 2 kW * (5 * 60)s = 2 kJ/s * 300 s = 600 kJ
η = Wirkung / Aufwand = 504 / 600 = 0,84 = 84 %