Mischungsaufgaben u.a.

9. a) Welcher Körper der Masse 1,0 kg ist mit weniger Energie zu erwärmen, einer aus Nickel oder einer
aus Porzellan? (Mit Begründung! cNickel = 0,46 J
gK , c J
Porzellan = 1,1
gK )
b) Welche Energie muss man zuführen, um 1,0 kg Porzellan von 20 °C auf 100 °C zu erwärmen?
c) Eine 600 g schwere Teekanne aus Nickel hat zunächst eine Temperatur von 20 °C; Sie wird an-
schließend mit einem Liter kochenden Wasser (99 °C) gefüllt. Um wie viel kühlt sich das Wasser
dabei ab? [88 kJ , 5,0 °C ]
10. Welche Energie nimmt ein Weiher mit einer Oberfläche von 8000 m 2 und einer mittleren Tiefe von
2,0 m auf, wenn seine Wassertemperatur sich während eines Sonnentages um 2,0 K erhöht? [ 130 GJ ]
11. Ein 1,30 m langes, beidseitig verschlossenes Papprohr enthält 350 g Kupferkügelchen. Es wird
zunächst hochkant gehalten. Anschließend vollführt das Papprohr rasch in einer vertikalen Ebene eine
Halbdrehung, so dass das obere und das untere Ende des Rohres vertauscht werden. Die Kügelchen
werden dabei zunächst auf gekrümmtem Weg 1,30 m gehoben und fallen anschließend geradlinig
wieder 1,30 m hinunter. Dieser Vorgang wird noch 74-mal wiederholt. Dabei erhöht sich die Tempera-
tur der Kügelchen von 18,3 °C auf 20,7 °C. Wie viel Prozent der gesamten Hubarbeit sind als innere
Energie auf die Kügelchen übergegangen?
12. Beim freien Fall werden 87 % der Höhenenergie von Wasser in innere Energie umgewandelt. Aus
welcher Höhe müsste Wasser stürzen, damit sich seine Temperatur um 0,50 K erhöht? [ 0,25 km ]
13. 3,0 kg Wasserdampf von 100 °C werden in einem I soliergefäß mit 2,0 kg Eis von 0 °C zusammengebracht.
(cEis = 2,10 J
gK , c J
Wasser = 4,19
gK , c J
Wasserdampf = 1,16
gK , s J
Eis = 335
g , r J
Wasser = 2257
g )
a) Welche Endzustände sind nach dem Temperaturausgleich denkbar? Stelle für jede Möglichkeit die
passende Gleichung auf. Keine Rechnung!
b) Welcher der möglichen Fälle dürfte zutreffen? (Rechnung als Beweis die Richtigkeit!)
14. a) Wie ist das Phänomen der Temperaturerhöhung im molekularen Bild zu erklären?
b) Bei vorgegebener Stoffmenge und vorgegebenem Volumen steigt in einem eingeschlossenen Gas
bei Temperaturerhöhung der Druck. Erkläre den Vorgang im molekularen Bild.
15. Um die spezifische Wärmekapazität eines unbekannten Stoffes zu bestimmen, werden 100 g davon
auf 100 °C erhitzt und dann in ein Glas mit 200 g W asser der Temperatur 18 °C gegeben. Als Mi-
schungstemperatur werden 24,4 °C gemessen. Welche s pezifische Wärmekapazität c hat der Stoff,
wenn 10 % der abgegebenen Energie an das Glas und die Umgebung übergehen?
16. Wie ist es physikalisch zu erklären, dass heiß abgewaschenes Geschirr rascher selbständig trocknet
als kalt gespültes?
17. In ein 0,2-Liter-Glas Limonade von 25 °C wird e in Eiswürfel von 20 g und 0 °C gegeben. Welche
Temperaturerniedrigung bewirkt er?
18. In 2,0 kg Wasser von 25 °C werden 1,5 kg Eis vo n 0 °C geworfen. Wie viel Eis schmilzt dann?