Physik: In einem Wärmetauscher-Kühlsystem nimmt ein 10 kg Block einer Eisenlegierung, bei Raumtemperatur von 20 °C beginnend, die Wärmeenergie einer...?
Hallo, ich finde bei der folgenden Aufgabe einfach keinen Einsatz, aufgrund der 2 vorliegenden Wärmekapazitäten..
In einem Wärmetauscher-Kühlsystem nimmt ein 10 kg Block einer Eisenlegierung, bei Raumtemperatur von 20 °C beginnend, die Wärmeenergie einer Wassermenge von
2 kg auf, so dass das Wasser von 60 ºC auf 0 ºC abgekühlt wird.
Auf etwa welche Temperatur wird dabei der Eisenblock erwärmt?
(Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt 4180 J kg-1 K-1, die der Eisenlegierung 502 J kg-1 K-1)
A. 60 ºC
B. 100 ºC
C. 120 ºC
D. 180 ºC
E. 600 ºC
Antwort C wäre richtig.
Danke im Vorraus!
4 Antworten
Energie Wasser
Q = cpW * mW * (0-60) Grad
= 4180 * 2kg * (-60) = -501600 J
diese wird der Legierung zugegangen
Q = cpE * mE * (t2-t1) = 501600 J
t2 - 20 = 501600/(502 * 10kg)
t2 = 501600 / 5020 + 20 = 120 Grad
Ohne Gewähr:
Eisen hat etwa 1/8 der spezifischen Wärmekapazität von Wasser. Die gleiche Menge würde also um das 8-fache (60 K * 8) erwärmt. Der Eisenblock hat aber die 5-fache Masse (somit 60 K *8/5 = 96 K).
20° C + 96° C = 116 ° C
Antwort c sollte stimmen, wenn ich nicht zu grob gerundet habe...
Q=m*c*dT
Über die Temperaturspreizung, die Masse und die Wärmekapazität kannst du Leistung errechnen.
Wasser -> 2 kg * 4180 J/(kg*K) * 60 K = 501600 J
Legierung --> 10 kg * 502 J/(kg*K) * (120°C - 20°C) K = 502000 J
Wenn du die Formeln umstellst kommst du von der Leistung des Wassers auf die Temperatur der Legierung.
Wie auch immer der Fragesteller sich vorstellt, wie das technisch funktionieren soll.
Normalerweise haben die Elemente die gemischt werden die selbe Mischtemperatur am Ende