Wärme

 

  1. Welche Wärme benötigt man, um 4 Liter Wasser von Zimmertemperatur (20°C) zum Kochen zu bringen?
  2. Welche Masse Ethanol kann man mit 20 kJ Energie von 30°C auf 60°C erwärmen?  Welchem Volumen entspricht das, wenn die Dichte von Ethanol 0,88 g/ml beträgt?
  3. Auf welche Temperatur lässt sich ein Teekessel mit 2 Liter Wasser erwärmen, wenn man ihn 5kJ Energie zuführt? (Zimmertemperatur beträgt 20°C)
  4. Welche Wärmekapazität besitzt Wodka (40% Lösung Ethanol in Wasser)? Wie viel Energie braucht man im Vergleich mit Wasser, um die gleiche Menge von Wasser versus Wodka um gleiche Temperatur zu erhöhen?
  5. 20 Gramm eine Legierung aus 40%Kupfer und 60% Zinn wird um 25°C abgekühlt. Welche Energiemenge wird dabei freigesetzt
  6. Eine Legierung besteht aus Metall A und Metall B. Es ist bekannt, dass die Wärmekapazität der Legierung 0,4 kJ/kg K beträgt während die Wärmekapazität vom Metall A 0,64 kJ/kg K ist und W%(A)=20%. Bestimme die Wärmekapazität für Metall B.
  7. Wie viel Energie ist benötigt, um das Wasser in einem bis zur Hälfte gefüllten Schwimmbad (LxTxB = 25m x 3m x 10m) um 20°C zu erwärmen?
  8. Eine Kugel mit Radius 1m ist zu 20% mit Wasser gefüllt. Auf welche Temperatur kann man Wasser erwärmen, wenn man 15kJ Energie zuführt? (Kugelkapazität ist zu vernachlässigen)
  9. Der Anteil von Zinn in einer Kupfer-Zinn-Legierung verhält sich wie folgt: m(Sn) : m(Cu) = 2:3. Bestimme die Wärmekapazität der Legierung
  10. Der Anteil von Zinn in einer Kupfer-Zinn-Legierung verhält sich wie folgt: m(Sn) : m(Cu) = 1:2. Bestimme die Wärmekapazität der Legierung
  11. Vermischt wurde 20 Liter Wasser mit T1=25°C und 40 Liter mit T2=55°C. Berechne die Endtemperatur.
  12. Ein Stück Eisen der Masse von 20 Gramm und T1=95°C hat man in 1 Liter Wasser mit T2=20°C geworfen. Berechnen Sie die Endtemperatur!
  13. Welche Leistung muss muss ein Wasserkocher verlustfrei besitzen, um 3 Liter Wasser innerhalb von 2 Minuten von Zimmertemperatur zum Kochen zu bringen?
  14. Welche Menge (in Liter) Wasser kann ein elektrischer Wasserkocher mit der Leistung 0,5kW innerhalb von 1 Minute von 30°C auf 75°C zu erwärmen?
  15. Ein Ottomotor besitzt eine Leistung  von 250 PS. Wie viel Liter Benzin braucht er, um 10 Stunden ununterbrochen mit dieser Leistung zu arbeiten. Diskutiere dabei zwei Fälle: a) Idealfall – Keine Energieverluste liegen vor. b) Die Energieumwandlung erfolgt nur zu 30%
  16. Ein Ottomotor verbraucht pro kWh verrichteter Arbeit etwa 250 g Benzin, dessen spezifischer Heizwert 46 MJ pro kg beträgt. Welche Arbeit (in kWh) kann er mit einer Tankfüllung von 70 Liter verrichten? Die Dichte von Benzin betrage dabei p = 0,75 g/cm3.  Wie viel Prozent der in der Tankfüllung steckenden Energie kann der Ottomotor in mechanische Arbeit umwandeln
  17. Ein Durchlauferhitzer der Leistung P = 24 kW erwärmt 7,5 min lang Wasser von 12 °C auf 40 °C. Wie viele Liter hat er in dieser Zeit erwärmt?
  18. Eine acht Stunden lange Nacht soll eine 15 W- Glühlampe leuch­ten. Wie viele Stufen von 18 cm Höhe müsste eine 65 kg schwere Person auf einer Treppe steigen, um dieselbe Arbeit wie die Glühlampe zu verrichten?
  19. Was ist einfacher? Elektrische Energie in Wärme umzuwandeln oder Wärme in elektrische Energie? Nennen Sie technische Geräte, die das jeweils leisten. Vergleichen Sie in entsprechender Weise mechanische Energie und Wärmeenergie.
  20. In einem Härtebad mit 12 kg Wasser von 20 °C soll ein Werkstück aus Stahl mit einer Tem­peratur von 850 °C abgekühlt werden. Die Temperatur des Wassers soll dabei 40 °C nicht überschreiten. Welche Masse darf das Werkstück höchstens haben?
  21. Um wie viel Grad schafft ein Wasserkocher der Leistung 0,3 kW 3 Liter Wasser in 2 Minuten zu wärmen?
  22. Welche Wärmemenge wird bei der Verbrennung von 11 Heizöl mit einer Dichte von 850 kg m-3 und einem spezifischen Heizwert von 41MJ kg-1 frei?
  23. Dem Motor eines Traktors werden je Stunde 3100 Liter Kühlwasser zugeführt, das sich dabei um 8K erwärmt. Wie viel Prozent der umgesetzten Wärme führt das Wasser ab, wenn die Maschine je Stunde 11Liter Kraftstoff mit einem Heizwert von 29 MJ l-1 verbraucht?
  24. In einem Kupferkessel mit einer Masse von 75 kg befinden sich 215 kg Wasser. Kessel und Wasser haben eine Temperatur von 55 °C. Wie viel Eis von -8°C sind zuzusetzen, damit die Temperatur des Systems auf 25 °C absinkt? (Schmelzwärme von Eis:     = 335 kJ kg-1)
  25. In 40 kg Wasser von 10 °C werden 5 kg Eis von -30 °C gebracht. Dazu werden 2 kg Wasser­dampf von 100 °C eingeleitet. Welche Mischungstemperatur ergibt sich? (Schmelzwärme q = 335 kJ kg-1, Verdampfungswärme r = 2260 kJ kg-1)
  26. Eine Metallkugel von 50 g wird auf 200 °C erhitzt und in einen Wasserbehälter mit 0,4 kg Wasser bei 20 °C fallen gelassen. Nach kräftigem Rühren stellt sich eine Endtemperatur von 22,4°C ein. a) Aus welchem Material ist die Kugel?  b) Die Kugel werde nun mit einer Geschwindigkeit von 200 ms-1 in eine Holzwand ge­schossen, in der sie stecken bleibt. Nehmen Sie an, daß die Wand keine Wärme aufnimmt. Um wie viel Grad erwärmt sich die Kugel?
  27. Wie stark erwärmt sich Wasser, wenn es über einen Wasserfall von 50 m Höhe hinab fällt?