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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:36 Mi 30.01.2008 | | Autor: | Hund |
| Aufgabe | a) Ein bestimmtes Gas bestehe aus Ionen, die einander abstoßen. Das Gas erfährt eine freie Expansion,
während der es weder Wärme aufnimmt noch Arbeit verrichtet. Wie ändert sich die
Temperatur? Begründen Sie Ihre Antwort!
b) Ein gewöhnlicher Mikrowellenherd nimmt eine elektrische Leistung von 1200 W auf. Schätzen
Sie ab, wie lange es dauert, um eine Tasse Wasser(200g, 30 Grad C) zum Sieden zu bringen, wenn
50% dieser Leistung zum Erwärmen des Wassers genutzt werden.
c) Warum ist es sinnlos die Kühlschranktür offen zu halten, wenn man bei heißem Wetter die Küche
kühlen will? Und warum kühlt im Gegensatz dazu eine Klimaanlage den Raum?
d) Zeigen Sie, dass aus dem 3.HS, d.h. der Forderung S gegen 0 für T gegen 0 die Unerreichbarkeit des
absoluten Nullpunktes folgt.
Hinweis: Betrachten Sie eine Carnot-Maschine, deren kaltes Reservoir bei T = 0 liegt. |
Hallo,
also das mit den Hauptsätzen verstehe ich noch nicht so ganz, deswegen wollte ich hier mal nachfragen.
Zu a) 1. HS: dU=dW+dQ
dW=dQ=0 nach Voraussetztung, also dU=0.
Wie kann aber dW=-pdV=0 sein, wenn das Gas expandiert? Und wie erhalte ich jetzt dT aus dU? Wenn man annehmen dürfte, dass das Gas ideal ist, gilt ja U=1,5kNT, also mit dU=0 auch dT=0, aber darf man das annehmen?
Zu b): 1.HS dU=dW+dQ. Es gilt also 1200 W =dU/dt=dW/dt+dQ/dt. Wegen dQ/dt=0.5dU/dt=600 W, erwärmt sich das Wasser pro Sekunde mit 600 J. Es gilt:
[mm] dQ=200g*c_{H20}*(100-30)K
[/mm]
Daraus kann man ja jetzt die Zeit berechnen, aber woher weis ich die Wärmekapazität? Darf man die nachschlagen? Ist das was ich gerechnet habe überhaupt richtig?
Zu c): Die Kühlschranktür ist offen. Es kann aber keine Wärme aus dem Innenraum nach außen gelangen, weil Wärme nie vom kälteren zum wärmeren Körper fließt, nach dem 2. HS. Die Wärme der Umgebung fließt daher in den Innenraum des Kühlschranks. Der Innenraum hat sich daher erwärmt und die Umgebung zunächst abgekühlt. Der Kühlschrank wird dann aber den Innenraum wieder auf die ursprüngliche Tempratur kühlen wollen. Dabei verrichtet er Arbeit ist so groß wie die zugeführte Wärme im Innenraum, so dass nach dem 2. HS Wärme noch zusätzlich frei wird. Die Umgebung hat sich daher insgesammt erwärmt.
d) habe ich bereits vertanden.
Ich hoffe, ihr könnt mir helfen.
Gruß
Hund
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 15:09 Mi 30.01.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
je größer die mittlere Geschw. desto größer T. Hier handelt es sich nicht um ein normales Gas aus ungeladenen Teilchen, sondern um geladene Teilchen. also vergiss alle deine Gleichungen undbetrachte das Problem direkt. nimm 2 Teilchen raus, v klein oder 0 dienahe beieinander sind. was ist einen Moment später mit v?
Die anderen Teilaufgaben kannst du?
Auch bei den anderen Punkten brauchst du die Theorie nur so grob.
bei b) einfach rechnen, spez. Wärme von Wasser benutzen.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:30 Mi 30.01.2008 | | Autor: | Hund |
Hallo,
vielen Dank für die schnelle Antwort. Bei den anderen Aufgabe konnte ich gerade nicht zu Ende schreiben, ich habe da noch jetzt was dazu geschrieben. Weil die Teilchen also geladen sind erhöht sich der Druck und das Gas expandiert. Die Geschwindigkeiten werden wegen des Abstoßens größer, also auch die Tempratur, so richtig?
Gruß
Hund
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(Antwort) fertig | | Datum: | 15:56 Mi 30.01.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
> a) Ein bestimmtes Gas bestehe aus Ionen, die einander
> abstoßen. Das Gas erfährt eine freie Expansion,
> während der es weder Wärme aufnimmt noch Arbeit
> verrichtet. Wie ändert sich die
> Temperatur? Begründen Sie Ihre Antwort!
> b) Ein gewöhnlicher Mikrowellenherd nimmt eine elektrische
> Leistung von 1200 W auf. Schätzen
> Sie ab, wie lange es dauert, um eine Tasse Wasser(200g, 30
> Grad C) zum Sieden zu bringen, wenn
> 50% dieser Leistung zum Erwärmen des Wassers genutzt
> werden.
> c) Warum ist es sinnlos die Kühlschranktür offen zu
> halten, wenn man bei heißem Wetter die Küche
> kühlen will? Und warum kühlt im Gegensatz dazu eine
> Klimaanlage den Raum?
> d) Zeigen Sie, dass aus dem 3.HS, d.h. der Forderung S
> gegen 0 für T gegen 0 die Unerreichbarkeit des
> absoluten Nullpunktes folgt.
> Hinweis: Betrachten Sie eine Carnot-Maschine, deren kaltes
> Reservoir bei T = 0 liegt.
> Hallo,
>
> also das mit den Hauptsätzen verstehe ich noch nicht so
> ganz, deswegen wollte ich hier mal nachfragen.
>
> Zu a) 1. HS: dU=dW+dQ
> dW=dQ=0 nach Voraussetztung, also dU=0.
anderer post
> Wie kann aber dW=-pdV=0 sein, wenn das Gas expandiert? Und
> wie erhalte ich jetzt dT aus dU? Wenn man annehmen dürfte,
> dass das Gas ideal ist, gilt ja U=1,5kNT, also mit dU=0
> auch dT=0, aber darf man das annehmen?
>
> Zu b): 1.HS dU=dW+dQ. Es gilt also 1200 W
> =dU/dt=dW/dt+dQ/dt. Wegen dQ/dt=0.5dU/dt=600 W, erwärmt
> sich das Wasser pro Sekunde mit 600 J. Es gilt:
> [mm]dQ=200g*c_{H20}*(100-30)K[/mm]
richtig, das ist dQ um auf 100°C zu erwärmen. die spez Wärme von Wasser ist wohl ie einzige die man auswendig können sollte (es ist die Umrechnung der alten Einheit cal=Kalorie in Joule also 4,183 J/g°K (bei 20°C) c hängt geringfügig von der Temperatur ab und erreicht bei 90°C etwa 4,2 das wird aber fast nie berücksichtigt .
Ich hätte dQ/dt bzw dQ in 1s ausgerechnet um dann auf die Zeit zu kommen. aber so ists natürlich auch richtig.
> Daraus kann man ja jetzt die Zeit berechnen, aber woher
> weis ich die Wärmekapazität? Darf man die nachschlagen? Ist
> das was ich gerechnet habe überhaupt richtig?
>
> Zu c): Die Kühlschranktür ist offen. Es kann aber keine
> Wärme aus dem Innenraum nach außen gelangen, weil Wärme nie
> vom kälteren zum wärmeren Körper fließt, nach dem 2. HS.
> Die Wärme der Umgebung fließt daher in den Innenraum des
> Kühlschranks.
Die kalte Luft im KS kann sehr wohl nach aussen fliessen,(größere Dichte) der Effekt ist derselbe, warme luft von aussen fliesst nach.
> Der Innenraum hat sich daher erwärmt und die
> Umgebung zunächst abgekühlt. Der Kühlschrank wird dann aber
> den Innenraum wieder auf die ursprüngliche Tempratur kühlen
> wollen. Dabei verrichtet er Arbeit ist so groß wie die
> zugeführte Wärme im Innenraum, so dass nach dem 2. HS Wärme
> noch zusätzlich frei wird. Die Umgebung hat sich daher
> insgesammt erwärmt.
Insgesamt richtig,
Besser wäre vielleicht : der Kühlschrank ist eine Wärmepumpe, die nie mit 100% Effektivität arbeiten kann. im geschlossenen Zustand pumpt er unter arbeitsaufwand wärme von innen nach aussen, der Aussenraum erwärmt sich. bei offenem Kühlschrank wird also die Gesamtluft des Raumes erwärmt, nicht abgekühlt.
man kann also den Kühlschrank als schlechte "Heizung" benutzen!
Klimaanlage: Aussenluft wird erwärmt, das Zimmer entspricht dann dem Inneren des geschlossenen Kühlschranks.
Gruss leduart
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