1) Welche Länge wird ein Stahlband bei 20 °C haben, wenn es bei
1) Welche Länge wird ein Stahlband bei 20 °C haben, wenn es bei
1) Welche Länge wird ein Stahlband bei 20 °C haben, wenn es bei
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1) <strong>Welche</strong> <strong>Länge</strong> <strong>wird</strong> <strong>ein</strong> <strong>Stahlband</strong> <strong>bei</strong> <strong>20</strong> <strong>°C</strong> <strong>haben</strong>, <strong>wenn</strong> <strong>es</strong> <strong>bei</strong> 0 <strong>°C</strong> genau <strong>20</strong>,00 m lang<br />
ist?<br />
2) Eine Stahlflasche für Sauerstoff mit <strong>ein</strong>em Volumen von 40 Litern <strong>wird</strong> <strong>bei</strong> 5<strong>°C</strong> zu <strong>ein</strong>em<br />
Druck von 15 MPa gefüllt. Wieviel Liter Gas können unter <strong>ein</strong>em Druck von 0,15 MPa <strong>bei</strong><br />
<strong>20</strong>,5 <strong>°C</strong> entnommen werden?<br />
3) Bei welcher Temperatur nimmt <strong>ein</strong> Gas unter konstantem Druck das doppelte Volumen<br />
<strong>ein</strong>, <strong>wenn</strong> das Gas <strong>ein</strong>e Anfangstemperatur von 15 <strong>°C</strong> hat?<br />
4) Eine Heizplatte ( P = <strong>20</strong>00 W ) gibt 3 Minuten lang Wärme ab. Di<strong>es</strong>e Wärme <strong>wird</strong> auf 0,5 l<br />
Wasser übertragen.<br />
<strong>Welche</strong> Temperaturzunahme <strong>wird</strong> damit erreicht?<br />
5) Zeichne das Temperatur- Zeit Diagramm für die Erwärmung von Zink im<br />
Temperaturbereich von 0<strong>°C</strong> bis 1000<strong>°C</strong><br />
6) Ein Kilogramm Blei kühlt ohne Aggregatzustandsänderung um 50 K ab. Wieviel Wasser<br />
(Anfangstemperatur <strong>20</strong> <strong>°C</strong>) könnte man damit um <strong>20</strong> K erwärmen? ( Verlustfreie<br />
Wärmeübertragung!)<br />
7) <strong>Welche</strong>r Zusammenhang b<strong>es</strong>teht zwichen Siedetemperatur und Druck und wie <strong>wird</strong> er in<br />
<strong>ein</strong>em Schnellkochtopf ausgenutzt?<br />
8) Zeichnen Sie, beginnend von P, <strong>ein</strong>en Kreisproz<strong>es</strong>s mit folgenden Teilproz<strong>es</strong>sen:<br />
Isobare Expansion<br />
Isotherme Expansion,<br />
Isochore Abkühlung<br />
Isotherme Kompr<strong>es</strong>sion
Lösungen<br />
1) <strong>Länge</strong>nänderung 0,0048 m<br />
Daraus ergibt sich <strong>ein</strong>en Maßbandlänge von <strong>20</strong>,0048 m<br />
2) p1 * V1 / T1 = p2 *V2 / T2<br />
V2 = 4223 l<br />
3) V1 / T1 = V2 / T2<br />
T2 = 576 K entspricht 303 <strong>°C</strong><br />
4) Q = m*c delta T = P* t<br />
Durch Berechnung ergäbe sich <strong>ein</strong>e Temperaturänderung von 172 K. Di<strong>es</strong> ist <strong>bei</strong> Wasser<br />
nicht ohne Aggregatszustandsänderung möglich. Es ist damit zu rechen, dass das Wasser<br />
siedet.<br />
5) Bereitstellung aller Daten:<br />
Schmelztemperatur: 418<strong>°C</strong><br />
Siedetemperatur: 907<strong>°C</strong><br />
Wärmekapazität: 0,391 kJ/(kg *K)<br />
Spezifische Schmelzwärme: 111 kJ/kg<br />
Spezifische Verdampfungswärme: 1802 kJ/kg<br />
Da im Temperaturbereich von 0<strong>°C</strong> bis 1000<strong>°C</strong> alle Aggregatzustände vorkommen sind 5<br />
Teilberechnungen nötig. Di<strong>es</strong>e sind mit der Masse von 1kg gerechnet, wo<strong>bei</strong> die<br />
spezifische Wärmekapazität für alle drei Bereiche genommen wurde, <strong>bei</strong> denen<br />
temperaturänderungen auftreten:<br />
Q1 = 163 kJ<br />
Qs = 111 kJ<br />
Q2 = 190,8 kJ<br />
Qv = 1802 kJ<br />
Q3 = 36,4 kJ
6) Q = m * c * delta T = 6,5 kJ<br />
m = Q / (c * delta T) = 0,077 kg<br />
7)
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