Welche Möglichkeiten gibt es, um Wasser zu erhitzen?
Also über diese Frage muss ich in Physik ein ca. 4-5 minütiges ,,Referat" halten. Mir fällt ja schon was ein Wie beispielsweise Wasserkocher oder einen Wassertopf in die Sonne stellen, allerdings kommt es ja langweilig wenn ich einfach nur die Sachen aufliste. Habt ihr also Ideen oder sonstiges( auch unwichtiges) was ich noch hinzufügen kann wie z.B. Sammelbegriff oder irgendeine Info zum erhitzen von Wasser. Alles ist mir recht solange es dir 5 minutenlang ausfüllt :D Danke
6 Antworten
Du könntest auch auf die Anwendungen eingehen.
Z. B.
Sonnenkollektoren (thermisch) auf dem Dach -> Warmwasser (z. B. zum Duschen)
Dampfmaschine (Dampflok), Dampfturbine (modernere Dampflok, Kohle-/Kernkraftwerk)
Speisenzubereitung Mikrowelle
Geysir, vulkanische heiße Quelle (natürliches Heilbad)
Da betrachten wir doch am besten den 1. Hauptsatz der Thermodynamik (Energieerhaltungssatz) für geschlossene, ruhende Systeme.
Dazu stellen wir uns einen Wasserkessel oder etwas vergleichbares vor.
Geschlossen ist das System, weil kein Wasser über die Systemgrenze geht.
Ruhend ist das System, weil es sich nicht im Raum bewegt und daher Epot und Ekin keine Rolle spielen.
Dann lautet der 1. HS:
Q + W = ∆U
Q: zu- oder abgeführte Wärme
W: zu- oder abgeführte Arbeit
∆U: Änderung der inneren Energie.
Zur inneren Energie eine Bemerkung: häufig wird die innere Energie in der Schule mit thermischer Energie Eth bezeichnet. Das ist aber streng genommen falsch, da die zugeführte Wärme nicht nur die thermische sondern auch die potentielle Energie zwischen den Systemelementen (Wassermolekülen) erhöht. Die thermische Energie nimmt zu, weil sich die Wasserteilchen schneller bewegen. Die potentielle Energie zwischen den Teilchen erhöht sich, weil der Abstand zwischen den Teilchen zunimmt (Volumenausdehnung bei Temperaturzunahme) sowie Wasserstoffbrückenbindungen aufgespalten werden. Die Summe aus thermischer und potentieller Energiezunahme ist die Änderung der inneren Energie U.
Zurück zum 1. HS:
Um die innere Energie U zu erhöhen, sprich das Wasser zu erwärmen, gibt es laut 1. HS zwei Möglichkeiten: man führt entweder Wärme oder Arbeit zu.
1. Wärmezufuhr:
Hier gibt es die klassische Methode, den Kessel zu befeuern. Das kann ein offenes Lagerfeuer sein oder eine Herdplatte oder anderes.
2. Verrichten von Arbeit
2a mechanische Arbeit
Theoretisch könnte man einen Rührer ins Wasser halten und den solange laufen lassen, bis sich das Wasser durch die innere Reibung erwärmt. Das it zwar möglich aber nicht effizient, weshalb es in der Praxis so kaum gemacht wird.
2b elektrische Arbeit
Elektrische Arbeit kann in Form von Strom über die Systemgrenze (Kesselwand) ins System gebracht werden. Im Inneren wird die zugeführte elektrische Energie (Arbeit ist Energie, die über die Systemgrenze geht) mit einer Heizspirale in Wärme umgewandelt, wodurch das Wasser erwärmt wird. Das wäre das Prinzip des Tauchsieders.
3. Sonderfall
Bei einem Induktionsherd kommt es darauf an, ob man die Kesselwand noch zum System zählt oder nicht. Das schöne in der Thermodynamik ist, dass man die Systemgrenze so legen kann, wie es einem bequem ist.
3a: Kesselwand gehört zum System
Durch den Induktionsherd wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das Wirbelströme im Metall des Kessels erzeugt, was zu dessen Erwärmung führt. Die Wärme der Kesselwand geht dann aufs Wasser über. In diesem Fall wird magnetische Arbeit am System verrichtet.
3b Kesselwand gehört nicht zum System, wir betrachten nur das reine Wasser:
Die Erzeugung von Wärme durch Wirbelströme erfolgt außerhalb des Systems.Die Wärme gelangt dann durch Wärmeübertragung ins System, also ins Wasser. Das wäre dann wieder Fall 1 Wärmeübertragung.
Offene Feuerstelle,Gasherd-Elektroherd,Tauchsieder,Badeofen,Ofenröhre,
Extreme Beschleunigung, Druck, Bestrahlung,
Zwei löffel mit Leitungen an eine Steckdose schließen und ins Wasser stellen. In 30 sec ist das Wasser kochend heiß.