Wärmelehre
Modul 1.2 Wärmelehre
Modul 1.2 Wärmelehre
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 46 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Physique |
| Niveau | Autres |
| Crée / Actualisé | 26.10.2014 / 13.08.2024 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/waermelehre10
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| Intégrer |
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Was sind die vier Hauptsätze der Thermodynamik, bzw. wie ist die Wärmelehre entstanden?
Die vier Hauptsätze in der Wärmelehre sind durch Beobachtung entstanden und sind daher reine Erfahrungssätze.
Der Nullte Hauptsatz wurde als letzter entdeckt, da er aber grundlegen auch für die anderen Hauptsätze ist, wurde er als Nullter definiert.
Wie lautet der nullte oder vierte Haupsatz? Und Warum heisst dieser Satz Nullter?
Der Nullte Hauptsatz regelt das thermische Gleichgewicht zwischen verschiedenen Systemen. Wenn System A mit System B und B mit System C im Gleichgewicht ist, so ist System A mit C auch im Gleichgewicht.
Der vierte Hauptsatz wurde als letzter definiert. Da er aber Grundlegend für die Thermodynamik und die anderen Hauptsätze ist, wurde er an den Anfang gestellt. Damit man die Bezeichnungen für die anderen drei Hauptsätze nicht mehr ändern muss, wurde er einfach mit 0 betitelt.
Wie lautet der 1. Hauptsatz?
Der 1. Hauptsatz, Energieehaltungsgesetz.
Er besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in verschiedene Arten umgewandelt werden.
Wie lautet der 2. Hauptsatz?
2. Haupsatz, Entropiesatz
Energie kann nicht in beliebigem Masse in andere Arten umgewandelt werden.
Wärme in Arbeit umwandeln ist nur bei einem vorhandenen Tempertaturgefälle möglich.
Wie lautet der 3. Hauptsatz?
3. Haupsatz, Nernstsches Wärmetheorem
Der absolute Nullpunkt der Temperatur ist nicht erreichbar.
Die Temperatur kann auf verschieden Arten erklährt werden. Wie lautet ein Begriff für die Temperatur?
Die molekulare Schwingungen sind eine von vielen Wirkungen der Temperatur. Je höher desto grösser sind die Schwingungen
Wie viele Temperaturskalen gibt es?
Es gibt zwei Temperaturskalen:
- Relative Temperatur => Celsiusskala °C
- Absolute Temperatur => Kelvinskala K
Durch was wird die Celsiusskala definiert?
Die Celsiusskala wird durch den Gefrier- und den Siedepunkt des Wassers auf Meereshöhe bestimmt.
Durch was wird die absolute Temperatur oder die Kelvinskala bestimmt?
Die absolute Temperatur bezieht sich auf die absolut diefste Temperatur, die überhaupt möglich ist. Diese beträgt -273.16°C oder 0 Kelvin und ist durch den Stillstand aller Moleküle bestimmt.
Wie viele arten von Temperaturmessungen gibt es?
Und wie heissen die bekanntesten 4 bzw. durch was unterscheiden sie sich?
Es gibt 8 verschiedene arten die Temperatur zu messen.
1. Bimetallthermometer => Messung durch zwei verschiedene aufeinandergewalzte Metalle
2. Flüssigkeitsthermometer => Messung duch Volumenänderung der Stoffe ( Quecksilber, Alkohol, ...)
3. Thermoelement => Messung mittels unterschiedliche Metalldrähte durch unterschiedliches Spannungsverhalten.
4. Elektrische Wiederstandsthermometer => Messung durch elektrischen Wiederstand von Metallen (z.B Platin) der umgerechnet wird und digital angezeigt.
Wie kann der Begriff Wärme erklärt werden?
Wärme äussert sich z.B. als Bewegungsenergie der Molekühle. wird einem Stoff Energie zugerführt, so erwärmt er sich, womit seine molukulare Schwingung zunimmt.
Wie lautet die Einheit der Wärme?
Nenne Beispiele in Kilo, Mega, Giga und kWh
Die Einheit der Wärme Q ist das Joule [J]
1000J = 1 kJ = 103 J
1000kJ = 1MJ = 106 J
1000MJ = 1GJ = 109 J
3600 kJ = 1 Kilowattstunde kWh
Definiere die Spezifische Wärmekapazität!
Nenne die Spezifische Wärmekapazität für:
-Wasser
- Kupfer
- Eis
- Aluminium
Die spezifische Wärmekapazität c eines Stoffes ist die Wärmemenge, die erfordelich ist um 1 kg Masse eines Stoffes um 1K zu erwärmen.
Wasser = 4.19
Kupfer = 0.385
Eis = 2.05
Aluminium = 0.942
Warum wird Wasser häufig als Energieträger verwendet?
Wasser hat eine grosse spezifische Wärmekapazität und wird deshalb als Wärmeträger für Heizungs- und Klimaanlagen verwendet.
Was kann man Grundsätzlich zu Festen und Flüssigen Stoffen sagen?
Als Fausregel gilt, dass es weniger Energie braucht um Feststoffe wie Metale zu erwärmen und Flüssigstoffe speichern die Energie besser.
Was gilt es bei der spezifischen Wärmekapazität von gasförmigen Stoffen zu wissen?
Bei den Gasen bestimmen zwei Zustandsformen die spezifische Wärmekapazität:
- Spezifische Wärmekapazität cv bei konstantem Volumen => bei Erwärmung steigt der Druck
- Spezifische Wärmekapazität cp bei konstantem Druck => bei Erwärmung steigt das Volumen. Hierbei wird mehr Energie benötigt, als wenn bei gleichem Volumen der Druck steigt.
Wie lautet die Formel für die Wärmemenge?
Q = m • c • Δϑ
Q = Wärmemenge
m = Masse des Stoffes in kg
c = spezifosche Wärmekapazität
Δϑ = Temperaturdifferenz
Wie lautet die Formel bei der Umwandlung der Wärmeenergie in mechanische Energie?
1 Joule = 1 Newton/meter = 1 Watt/sekunde
1 J = 1 Nm = 1 Ws
Was ist die Wärmeleistung?
Und wie lautet ihre Einheit und deren Formel?
Bei der Wärmeleistung wird die Wärmemenge pro Zeiteinheit betracht.
• Q
Q = —
t
•
Q = Wärmeleistung
Q = Wärmemenge
t = Zeit
Werden verschieden Stoffe mit unterschiedlichen Temperaturen vermischt kann der Gesamtwärmeinhalt errechnet werden. Wie lautet die Formel dazu?
Qges = m1 • c1 • ϑ1 + m2 • c2 • ϑ2 + ....
Wie lautet die Formel für Mischtemperatur?
\(ϑm = {m1 • c1 • ϑ1 + m2 • c2 • ϑ2 + .... \over m1 • c1 + m2 • c2 + ....}\)
Berrechnung von Wassermischungen?
Da bei Wasser c1 = c2 kann in der Grundformel c gekürzt werden.
Daher lautet die Formel:
\(ϑm = { m1 • ϑ1 + m2 • ϑ2 + ... \over m1 + m2 + ...}\)
Mit welcher vereinfachten Methode kann die Mischwassertempertatur berechnet werden?
Volumenverhältnis und Mischkreuz
Bei dieser vereinfachten Methode gilt: V = 1 L und m = 1 kg
Welche Aggregatzustände gibt es und was ist dabei wichtig zu wissen.
Ein Stoff kann sich nur in einem der drei möglichen Aggregatzustände befinden. Diese ergeben sich durch den Wärmeinhalt des Stoffes und sind fest, flüssig oder gasförmig.
Durch die Zufur von Wärme kann ein Stoff vom festen in den flüssigen und vom flüssigen in den gasförmigen Zustand gebracht werden. Durch den Wärmeentzug werden umgekehrt gasförmige Stoffe über flüssig wieder zu festen Stoffen.
Was ist Sublimieren?
Gewisse Stoffe gehen direkt von gasförmig in den festen Stoff über oder umgekehrt. Diesen Vorgang nennt man Sublimieren.
Was ist er Schmelz- und Erstarrungspunkt?
Als Schmelzpunkt wird diejenige Temperatur bezeichnet, bei der ein fester Stoff in den flüssigen Zustand übergeht.
Dies ist auch der Temperaturpunkt, bei wlechem ein flüssiger Stoff erstarrt. (Gefrierpunkt)
Was ist die Schmelz- und Erstarrungswärme?
Als Schmelzwärme wird die Wärmemenge bezeichnet, die erforderlich ist, um 1kg eines auf den Schmelzpunkt erwärmten festen Soffes ohne Temperaturerhöhung in den flüssigen Zustand zu bringen.
Da trotz Wärmezufuhr kein Temperaturanstieg stattfindet, nennt man die Schmelzwärme auch latente oder verborgene Wärme.
Was ist der Siede- und Kondensationspunkt?
Der Siedepunkt bezeichnet diejenige Temperatur, beid er ein Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Den umgekehrten Vorgang, vom gasförmigen in den flüssigen Zustand, nennt man Kondensieren.
Was ist deie Verdampfungs- und Kondensationswärme?
Als Verdampfungswärme wird die Wärmemeng bezeichnet, die notwendig ist, um ein 1 kg eines auf den Siedepunkt gebrachten Stoffes zu verdampfen.
Da kein Temperaturanstieg stattfindet, ist die Verdampfungswärme eine latente oder verborgene Wärme.
Was ist das h,x-Diagramm?
Das h,x-Diagramm veranschaulicht die verschiedenen messbaren Grössen welche die Luft besitzt.
Wir können in diesem Diagram alle Zustandsänderungen der Luft wie Heizen, Kühlen, Befeuchten und Mischen grafisch darstellen.
Mit welchen Energiearten kann Wärme erzeugt werden?
Erneuerbare Energien:
- Sonne
- Holz
- Biogas
- Wasserkraft
- Windkraft
- Geothermik
Nicht erneuerbare Energien:
- Öl, Benzin, Diesel
- Ergas, Flüssiggase
- Steinkohle, Koks
- Atomenergie
Was ist der Wärmewert?
Als Wärmewert eines Brennstoffes bezeichnet man die Wärmemenge, welche bei der Verbrennung abgegeben wird.
Was ist der Brennwert?
Mit dem Brennwert Ho bezeichnet man die Wärmemenge, welche bei volsständiger Verbrennung von 1 kg oder 1m3 eines Brennstoffes frei wird. Der in den Abgasen enthaltene Wasserdampf ist als Verdampfungswärme berücksichtigt.
Was ist der Heizwert?
Der Heizwert Hu bezeichnet die Wärmemenge, welche bei einer vollständiger Verbrennung von 1 kg oder 1m3 eines Brennstoffes frei wird, wobei die Verdampfungswärme des bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampfes nicht berücksichtigt ist.
Brennwert - Verdampfungswärme = Heizwert
Was ist die Nutzleistung ?
Die Nutzleistung ist die Wärmemenge pro Zeiteinheit, welche der Wärmeerzeuger nutzbar macht, d.h. welche vom Heizelement odder den Abgasen an das zu erwärmende Medium übergeht.
Was ist die Wärmebelastung?
Die Wärmebelastung ist die Wärmemenge, die pro Zeiteinheit im Erwärmer erzeugt wird, um die Leistung und die Verluste abzudecken.
Verluste entstehen durch Feuerungsverluste, Abstrahlungsverluste, nicht nutzbaren Energieinhalt der Abgase usw.
Was sagt der Wirkungsgrad aus?
Der Wirkungsgrad zeigt das Verhältnis zwischen Leistung und Belastung.
Der Wirkungsgrad ist immer kleiner als 1bzw. 100%
(Werden kondensierende Gasgeräte eingesetzt, ist ein rein rechnerischer Wirkungsgrad von über 1 bzw. 100% bezogen auf Hu möglich.
Was ist die Wärmedehnung?
Werden feste Stoffe erwärmt, dehnen sie sich aus, werden sie abgekühlt, so ziehen sie sich zusmmen. Das Mass der Ausdehnung ist abhängig von der Art des Stoffes.
Was ist Grundsätzlich bei der Ausdehnung der meisten festen Stoffen?
Die Ausdehnung der meisten festen Körper zwischen 0° und 100° kann als regelmässig bezeichnet werden. Es ist also gleichgültig ob z.B. ein Stahlrohr von 10° auf 20° oder von 60° auf 70° erwärmt wird.
Nenne Praktische Anwendungsbeispiele der Längenausdehnung im Installationsgewerbe
Bei Thermostaten
Bei Bimetallen => Mischventile, Thermometeer
