Physik:Temperatur?
Hallo ,
Ich habe morgen Physik und verstehe diese zwei aufgegebene Fragen nicht. Kann mir jemand vllt helfen? (Meine Freunde verstehen es auch nicht wirklich)
1)Aufsteigende Luft (ohne Wasserdampf) kühlt sich je 100m um 1°C ab. Wasserdampf enthaltende Luft, die in großer Höhe zur Wolkenbildung führt,kühlt sich hingegen nur um 0,6°C je 100m ab.Warum ist die Temperaturabnahme bei Wolkenbildung geringer?
2)In Gasheizungen verbrennt Erdgas. Je 1 kg Erdgas entstehen 2 kg Wasserdampf.Wie viel Energie ließe sich zusätzlich gewinnen, wenn man den Dampf noch innerhalb der Heizungsanlage zu 100C heißem Wasser kondensieren ließe?
Danke im Voraus
3 Antworten
zur 1) Beim Phasenübergang von Wasserdampf zu flüssigem Wasser (Kondensation) wird Wärme frei. Diese Wärme wirkt der kühlenden Wirkung des Aufstiegs entgegen. Dadurch wird kühlt sich das Luftpaket nur noch um 0.6K/100m statt 1K/100m ab.
Falls es genauer sein muss: Die Wassermoleküle im gasförmigen Zustand bewegen sich sehr schnell und sind sehr weit auseinander. Um in den flüssigen Zustand überzugehen, müssen sich die Moleküle stark verlangsamen (Damit die zwischenmolekularen Bindungskräfte überwiegen). Es muss also kinetische Energie der Moleküle abgebaut werden. Nach dem Energieerhaltungssatz geschieht dies in Form von Wärmeenergie, die frei wird. Diese Wärmeenergie sorgt dann für die Kondensationswärme, die das Luftpaket bzw. die Umgebung erhitzt. Sie ist allerdings nicht stark genug, um das Kühlen durch den Auftrieb komplett aufzuheben, sondern nur um es abzuschwächen.
1) Es wird Kondensationswärme frei, die die Temperaturabsenkung etwas verringert.
2) Man würde zusätzlich die Verdampfungsenthalpie (Verdampfungswärme gewinnen.
Q = q * m
Die spezifische Verdampfungsenthalpie q beträgt 2260 kJ/kg
Q = 2260 kJ/kg * 2 kg = 4520 kJ
Nur nebenbei: die Verdampfungsenthalpie ist der Unterschied zwischen Heiz- und Brennwert eines Stoffes.
Die Temperaturabnahme bei Wolkenbildung ist geringer als bei aufsteigender Luft ohne Wasserdampf, weil die Wolken an ihrem Oberrand meistens kälter sind als die Erdoberfläche. Bei niedrigen Temperaturen ist die Wärmestrahlung logischerweise schwächer. Der Treibhauseffekt der Wolken ist umso stärker, je höher sie ragen. Denn mit der Höhe nimmt die Temperatur ab und die Wärmestrahlung der Wolke wird wiederum geringer.