Kann mir jemand erklären, wie ich die Menge an Wasser berechnen kann, die pro Sekunde durch die Abwärmeleistung eines Kernkraftwerks in Dampf umgewandelt wird?
Auch Aufgabe 5 b) fiel mir sehr schwer..
Aufgabe 6)
Ich habe bereits die Verdampfungswärme und die Dichte von Wasser, aber meine Berechnung ergibt eine andere Antwort als erwartet (0.354 Kubikmeter pro Sekunde), und ich bin mir nicht sicher, ob ich einen Fehler gemacht habe oder ob meine Annahmen falsch sind. Vielen Dank im Voraus für eure Hilfe!"
2 Antworten
5b)
Ein Eis- Wassergemisch hat immer die Temperatur 0 °C = 273,15 K
Zuerst wird das Eis geschmolzen, wozu aus der Umgebung die Schmelzwärme entnommen wird:
Qs = m * qs = 26 g * 335 J/g = 8710 J
Nun haben wir 103 g Wasser mit 0 °C, das auf 10 °C erwärmt wird:
Qw = m * c * ΔT = 103 g * 4,19 J/gK * 10 K = 4315,7 J
Die gesamte aufgenommene Wärme Qges beträgt damit:
Qges = Qs + Qw = 8710 J + 4315,7 J = 13026 J ≈ 13 kJ
Aufgabe 6)
Abwärmestrom Qab_punkt = 2,4 GW = 2,4 GJ/s
Im Folgenden rechnen wir nur noch mit Werten pro Sekunde, sodass wir die Zeiteinheit wegfallen lassen können, was die Rechnung vereinfacht:
Abwärme pro Sekunde Qab = 2,4 GJ = 2,4 * 10^9 J = 2,4 * 10^6 kJ
Nun berechnen wir, wieviel Energie nötig ist, um 1 kg Wasser zuerst auf 100 °C zu erwärmen und anschließend vollständig zu verdampfen. Werte bezogen auf 1 kg nennt man spezifisch und gibt sie mit einem kleinen Buchstaben an:
qges = qw + qv
Erwärmung des Wassers auf 100 °C:
qw = c * ∆T = 4,19 kJ/kg * 85 K = 356,15 kJ/kg
Verdampfen des Wassers:
qv = 2260 kJ/kg
qges = 356,15 kJ/kg + 2260 kJ/kg = 2616,15 kJ/kg = 2,616 * 10^3 kJ/kg
Nun können wir ansetzen:
Qab = m * qges
m = Qab / qges = 2,4 * 10^6 kJ / 2,616 * 10^3 kJ/kg = 0,917 * 10^3 kg = 917 kg
Wenn wir eine Dichte fürs Wasser bei 15 °C von 𝛒 = 1 kg/l annehmen haben wir damit einen Wasserverbrauch V von:
V = m / ρ = 917 kg / 1 kg/l = 917 l = 0,92 m^3
- Beim Fluss ist es einfacher, da kein Phasenwechsel stattfindet: Formel ist P*t=m*dT*4182 ; P= Leistung in Watt, t= Zeit in Sekunden, m=Masse des Wassers, dT = Temperaturdifferenz, 4182=Wärmekapazität
- Beim Kühlturm musst du zwei Phasen berücksichtigen: das Aufheizen auf 100 Grad, dann das Verdampfen durch Berücksichtigen der nötigen Vedampfungswärme.