Wieso ist es verschieden schwer Wasser zu erwärmen?
Mein Physiklehrer meinte gerade das es verschieden schwer ist Wasser zu erwärmen.. Als Beispiel meinte er das es verschieden schwer sei, Wasser von 80 auf 82°C zu erwärmen als von z.b. 14 auf 15°C. Jetzt habe ich mich gefragt wieso das so ist. Als ich den Lehrer gefragt habe, wollte er keine Antwort geben mit der Begründung dass das zu komplex ist.
6 Antworten
Ist ein bisschen wie beim Autofahren. Da ist es auch viel leichter von 50 auf 70 zu beschleunigen, als von 100 - 120, weil der Luftwiderstand extrem steigt und die gleiche Motorleistung sowohl die bisher erreichte Geschwindigkeit halten, als auch weiter beschleunigen muss.
Die Aussage deines Lehrers stimmt aber nur in einem offenen System, also einem Topf ohne Deckel. Wenn das Wasser schon sehr warm ist, geht automatisch auch schon viel mehr Energie an die Umgebung verloren, durch Konvektion am Topf, aber auch Verdunstungskühlung das Wassers selbst. Deswegen landet von der zugeführten Energie ein kleinerer Anteil in der tatsächlichen Eigenwärme des Wassers.
In einem geschlossenen System, also wenn du das Wasser in einer fest verschraubten Thermoskanne mit einem Tauchsieder erhitzen würdest (auch wenn das nur eine Näherung ist), wäre die Aussage deines Lehrers falsch. Auch wenn es kleine Unterschiede geben wird, ist es nicht mehr so eindeutig.
Bei einer Temperatur von 80°C ist die Differenz Wassertemperatur - Außentemperatur größer als bei einer Temperatur von 14°C. Dadurch ergeben sich bei der höheren Wassertemperatur höhere Wärmeverluste. Hinzu kommt, dass bei höherer Temperatur auch die Verdunstung und die sich durch sie ergebende Abkühlung des verbleibenden Wassers stärker wird.
Übrigens war wohl von deinem Lehrer die gleiche Temperaturdifferenz gemeint. Eine Erhöhung von 14°C auf 15°C kostet sogar bei verlustfreiem Wärmeübergang nur die Hälfte der Energie wie von 80°C auf 82°C.
P.S.: Beim Erwärmen des Wassers wird nicht nur die kinetische Energie der Wassermoleküle erhöht sondern es müssen auch die anziehenden Kräfte zwischen den Molekülen überwunden werden. Das macht den Vorgang komplex. In analoger Weise unterscheidet sich die Beschreibung eines idealen Gases auch von der Beschreibung des realen Gases.
Exaktheit gibt es nur in der Mathematik. Die abgegebene Wärmestrahlung führt immer zu Verlusten und diese läßt sich nicht verhindern.
<< Exaktheit gibt es nur in der Mathematik. >> Mal sehen, ob da nicht wer auch immer vehement gegenredet - ich nicht. ;--)
Die Grenzen der Exaktheit werden in den Naturwissenschaften durch die Unschärferelation bestimmt.
Die Wärmekapazität, also die Wärmemenge, die man pro Kilogramm braucht, um Wasser um ein Grad zu erwärmen, ist nicht ganz konstant, sondern wiederum von der Temperatur abhängig. Allerdings sind die Unterschiede schon recht gering. Lt. chemie.de liegt sie zwischen 4,18 und 4,22 kJ/kg*K. Am niedrigsten im mittleren Temperaturbereich.
Dein Lehrer war also zu faul zum Suchen oder zu faul zum Erklären.
Ich meinte eine eher oberflächliche Erklärung, also dass die Wärmekapazität von der Temperatur abhängt. Nicht warum.
Der Lehrer ist auch so ein A*schloch.. Entschuldigt bitte meine Wortwahl aber der schaut alle 20 Sekunden zu mir aber nimmt mich erst nach 20 Minuten dran. Ich habe auf die Uhr geschaut....
Hatt der Lehrer gesagt wie die Umgebungsbedinungen sind? Das gehört nämlich auch dazu.
Man braucht weniger Energie um Wasser von 14 auf 15 Grad zu erwärmen als bei 80 bis 81, weil 14 Grad kaltes Wasser weniger Energie hat als 80 Grad heisses Wasser
Wäre Deine Begründung richtig, müsste die Wärmekapazität mit der Temperatur zunehmen. Tut sie aber nicht:
Das müsste man aber beim Erwärmen in einem Thermogefäß eliminieren können - oder? Zumindest beim Erwärmen um jeweils 1°.