Physik?
hi :) ich muss eine Aufgabe in Physik machen aber ich hab echt keine Ahnung wie man sowas berechnet
Die Frage lautet:
Berechne wie viel Energie insgesamt benötigt wird, um 1kg Eis zu verflüssigen und dann zu verdampfen.
3 Antworten
Jedes Material benötigt bei der Erhöhung der Temperatur eine gewisse Menge an Energie. Die Temperatur ist damit ein Maß für die innere Energie eines Systems.
Wie viel Energie benötigt wird um ein Stoff um 1 Kelvin zu erhöhen sagt dir die Stoffspezifische Wärmekapazität. Die Wärmekapazität wird in J/(K*kg) angegeben und gibt an wie viel Energie nötig wird um die Temperatur um 1 Kelvin zu erhöhen.
Zudem sehen wir in dem Bruch eine Angabe für die Masse. Das bedeutet auch, dass je größer die Masse des zu erwärmenden Objekts ist, desto mehr Energie wird auch benötigt um die Temperatur im Mittel um 1K zu erhöhen.
Wir erhalten folgende Gleichung:
ΔE=m*c*ΔT
Bei der Änderung des Aggregatzustandes geht Energie in kinetische Energie der Teilchen über. Es wird also Energie benötigt um den Aggregatzustand zu ändern die Temperatur ändert sich nicht. Wie viel Energie nötig ist sagt dir die Stoffspezifische Schmelzenthalpie (Von Fest zu Flüssig) bzw die Verdampfungswärme (von Flüssig zu Gasförmig).
ΔE=m*q
Ebenfalls zu beachten ist, dass ein Stoff seine Wärmekapazität ändert, sobald dieser sich in einen anderen Aggregatzustand befindet. Gasförmig hat Wasser z.b. eine andere Kapazität als Flüssig. Wasserdampf hat also eine andere Kapazität als Wasser.
Die Gesamt Energieänderung ergibt sich dann aus der Summe der Teilenergien. Wir haben z.b. Eis und erwärmen es solange bis es flüssig ist bei 0°C
ΔE=m*c*ΔT+m*q
würden wir noch weiter gehen und das Wasser noch weiter erwärmen würde nochmal ein Teil hinzukommen mit der Wärmekapazität c von Wasser usw.
Die Mathematik kann hier ein wenig anspruchsvoller werden, kann aber auch ganz einfach sein, es kommt ganz auf die Aufgabenstellung an, es gibt durchaus auch Aufgaben in der nicht nur die Äquivalenzumformung (also Umstellen von Formeln) gefragt ist sondern auch das Substituieren (das ersetzen einer Variable oder eines Terms durch eine andere Variable) oder das Lösen eines Gleichungssystems von 2 Unbekannten. Das würde den Schwierigkeitsgrad natürlich etwas anheben.
Eine Beispielaufgabe eines solchen Typs könnte sein:
"Ein Becken fast ein Volumen von 7000 Liter und soll mit Wasser befüllt werden. Die Temperatur beträgt einmal 11°C und einmal 70°C. Wie groß muss das Volumen mit 11°C kaltem Wasser sein und das Volumen mit 70°C warmen Wasser sein, sodass sich eine Mischtemperatur von 25°C ergibt?"
Das währe eine solche typische Aufgabe, wir kennen weder die Masse des kalten Wassers noch die Masse des Warmen Wassers, wir kennen aber die Temperaturänderung und das Gesamtvolumen. Hier würden wir also ein Gleichungssystem vorliegen haben mit 2 Unbekannten, hier wird von uns verlangt zu substituieren und so die 2 Unbekannten nämlich das Volumen der jewails benötigten Füllmenge zu berechnen.
Die Mathematik bis zur Lösung könnte dann folgendermaßen aussehen:
Das ist jetzt so die schwierigste Aufgabe gewesen, die mir im Thema Thermodynamik im Physikunterricht in der Mittelstufe unter die Augen gekommen war.
Nur um mal zu sehen wie das so ausschaut. Ich würde mal behaupten, dass es jetzt nicht unbedingt viel schwerer wird. Ansonsten geht es hauptsächlich darum das Thema zu verstehen, damit du dein Gleichungssystem auch aufstellen kannst. Dann braucht es nur noch Mathematisches Verständnis und dann sollte es auch keine Probleme geben und so geht es in Physik immer weiter. Mathematische Grundlagen aneignen und physikalische Zusammenhänge verstehen.
Hallo,
du brauchst 335kJ, um 1kg Eis zu verflüssigen. Dabei bleibt die Temperatur bei 0°C. Dann brauchst du 4,19•100 kJ um das Wasser von 0°C auf 100°C zu erwärmen.
Guckst du hier: https://www.leifiphysik.de/waermelehre/innere-energie-waermekapazitaet/versuche/schmelzwaerme-von-eis
Hallo,
du hast doch gefragt:
Woher willst du die Zahl wissen? Aus der Luft einfach so gegriffen?
Darauf habe ich mit den Links geantwortet.
🙄
Dein Satz endete mit einem Fragezeichen, daher habe ich ihn als Frage interpretiert. Du wolltest wissen, woher ich die Zahlen habe. Da ich sie durch Internet-Recherche gefunden habe, habe ich die Links als Antwort gepostet.
Schließlich werden noch 2257kJ zum Verdampfen benötigt.