14 Wärmelehre - 1. Teil

Wärmeausdehnung, Wärmeenergie, Phasenübergänge

Wärmeausdehnung, Wärmeenergie, Phasenübergänge

Kartei Details

Karten 50
Lernende 79
Sprache Deutsch
Kategorie Physik
Stufe Mittelschule
Erstellt / Aktualisiert 23.10.2015 / 13.03.2025
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Wie lautet die Formel für die Thermosspannung?

aus \(\sigma = E\cdot \epsilon \ \ \ \ mit \ \epsilon={\Delta\ell \over \ell_0}=\alpha\cdot \Delta\vartheta\)

\(\rightarrow \sigma_{therm}=E\cdot\alpha\cdot\Delta\vartheta\)

\([\sigma_{therm}]=1\ Pa\)

\(E\mathrm{...Elastizitätsmodul}\\\alpha\mathrm{...Längenausdehnungskoeffizient}\\\Delta\vartheta\mathrm{...Temperaturdifferenz}\)

Wie lautet die Formel und die Einheit der Wärmemenge, bzw. der Änderung der Wärmemenge?

Wärmemenge:   \(Q = m \cdot c \cdot T\)

Wärmemengenänderung:   \(\Delta Q = m \cdot c \cdot \Delta T = m \cdot c \cdot \Delta \vartheta\)

\([Q] = 1J\)

Wie lautet die Formel zur Längenausdehnung?

\(l= l_0 \cdot (1 + \alpha \cdot \Delta \vartheta)\)

Bem: \(l_0\) ... Ausgangslänge

          \(\alpha\) ... Längenausdehnungskoeffizient

          \(\Delta \vartheta\) ... Temperaturdifferenz

Wie lautet die Formel zur Volumsausdehnung?

Erkläre die Variablen dazu!

 

\(V=V_0\cdot(1+\gamma\cdot\Delta\vartheta)\)

\(V_0\mathrm{...Volumen\ bei\ Normaltemperatur}\\V\mathrm{...Volumen\ nach\ Temperaturänderung}\\\gamma=3\cdot\alpha\mathrm{...Volumsausdehnungskoeffizient}\\\Delta\vartheta\mathrm{...Temperaturdifferenz}\)

Wie viele Phasenübergänge zwischen unterschiedlichen Aggregatszuständen gibt es?

Wieso ist Wasser bei Raumtemperatur flüssig?

Wasser(H2O) besteht aus Atomen mit positiven und negativen Partialladungen. Durch die Anziehung von positiver und negativer Ladung, bindet jedes Wassermolekül ein anderes an sich. Diese Bindungen nennt man Wasserstoffbrückenbindungen. Durch die Ausbildung solcher Wasserstoffbrückenbindungen sind die Wassermoleküle nicht mehr frei beweglich. Sie bilden dreidimensional miteinander verknüpfte Gebilde, die man Cluster nennt. Die Einschränkung der Beweglichkeit der Wassermoleküle ist der Grund dafür, dass H2O bei Raumtemperatur flüssig ist, im Unterschied zu CO2 und NOx.

Wo wird chemische Energie in Wärme umgewandelt?

Warum hat Wasser eine sehr gute Wärmespeichereigenschaft?

Erklären Sie die 3 Arten der Wärmeübertragung und nennen Sie jeweils 1 Beispiel dazu.

  • Wärmeleitung:
    Bei der Wärmeleitung wird die innere Energie von der Materie weitergegeben, ohne dass diese selbst mitbewegt wird. Die Wärme geht vom höheren zum niedrigeren Energieniveau.
    Beispiel: Topf auf der Herdplatte, Bügeleisen, usw
  • Konvektion (Wärmemitführung):
    Konvektion ist die Mitführung von thermischer Energie in strömenden Flüssigkeiten oder Gasen.
    Beispiel: Heißes Wasser steigt im Kochtopf von unten nach oben, erwärmte Luft steigt auf, usw
  • Wärmestrahlung:
    Wärmestrahlung benötigt kein Überträgermedium und erfolgt daher auch durch materiefreien Raum hindurch. Die Energieübertragung erfolgt durch sich ausbreitende elektromagnetische Wellen.
    Beispiele:Sonnenstrahlung, Glühlampe, Heizstrahler, Toaster, usw

Wie berechnet man die bei der Verbrennung frei werdende Energie?

\(\Delta Q = \Delta m \cdot H\)   

oder 

\(\Delta Q = \Delta V \cdot H\)

Hängt vom Brennstoff und der Einheit von H ab. zB. Holz -> J/kg oder Gas -> J/m³