Aufbau der Materie und Wärmelehre: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 28. Juli 2008, 10:06 Uhr
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Aufbau der Materie und innere Energie
Aggregatszustände> Beschreibung mit Hilfe des Teilchenmodells
Temperatur
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Hubarbeit
Hubarbeit führt zu einer Vergrößerung der Höhenenergie. Die Formel hierzu ist :
Änderung der inneren Energie
Wärme: Symbol: Q Einheit: 1J=1(kg*m²)/s² Grundgleichung der Wärmelehre bei Erwärmen oder Abkühlen von Körpern ohne Aggregatszustandsänderung:
Q=c*m*Δ 1.Hauptsatz der Wärmlehre: In einem abgeschlossenen System ist die Änderung der inneren Energie(Ei) verbunden mit der Zufuhr oder Abgabe von Wärme und dem Verrichten mechanischer Arbeit. ΔEi=W+Q ΔEi:Änderung der inneren Energie W:Verrichten mechanischer Arbeit Q:Abgabe/Zufuhr von Wärme |
Energieentwertung
Reversible und irreversible VorgängeEin Vorgang in Natur und/oder Technik kann reversibel oder irreversibel verlaufen. Das bedeutet:
Beispiel: Bewegung der Erde um die Sonne, Fadenpendel (bei kurzer Dauer)
Beispiel: Verbrennen eines Stoffes
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Wirkungsgrad bei irreversiblen VorgängenBei allen irreversiblen Vorgängen wird Energie in Form von Wärme entwertet. Der Wirkungsgrad bei allen Vorgängen, bei denen auch die Innere Energie eine Rolle spielt, ist folglich immer kleiner als 100%, da Innere Energie nie vollständig in andere Energieformen umgewandelt werden kann. Also tritt immer eine Energieentwertung auf. Beispiel: Ein laufender Motor erhitzt sich. Die Wärmeenergie wird durch die Verbrennung des Treibstoffs erzeugt, allerdings kann sie nicht zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden.
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Volumenänderung bei Temperaturänderung
Volumenänderung von Flüssigkeiten(Daniel H.,Patrik H.,Sebastian B.,) Flüssigkeiten (außer Wasser) dehnen sich bei konstanter Temperaturerhöhung linear aus. Volumenausdehnung = Ausgangsvolumen * Volumenausdehnungskoeffizient * Temperaturdifferenz
Einige Beispiele für den Längenausdehnungskoeffizient:
Berechne die Volumenänderung von 76 Liter Benzin, wenn sie sich von 10°C auf 20°C erwärmen. Gegeben: V0=76 l; γ = 0,0010 l/°C; Δδ = 10°C Gesucht: Δ V Lösung: ΔV = V0*γ*Δδ = 76 l * 0,0010 l/°C * 10°C = 0,76 l
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Längenänderung von Festkörpern(von Albin Zehe, Dominik Heusinger, Stefanie Brix) Alle Festkörper dehnen sich bei Erwärmung aus, jedoch nicht alle gleichmäßig (linear). Dafür ist der jeweilige Längenausdehnungskoeffizient verantwortlich. Dieser ist bei jedem Stoff anders. Es kann berechnet werden, um wie viel cm sich ein Stoff ausdehnt und zwar mit dieser Formel: Δl = α * lo * Δδ oder: Volumenänderung = Volumenausdehnungskoeffizient * Ausgangslänge * Temperaturänderung
Beispiel: Man erwärmt ein Eisenrohr der Länge 1 Meter um 20°C. Gegeben: α = 0,000.012 1/°C; lo = 1m; Δδ = 20°C Gesucht: Δl Lösung: Δl = α * lo * Δδ = 0,000.012 1/°C * 1m * 20°C = 0,00024 m Das Rohr wird dadurch also 0,00024 m länger, das sind 0,24 mm. Einige Beispiele dazu könnt ihr euch hier ansehen, Übungen findet ihr auf dieser und dieser Seite. |
Volumenänderung von GasenAlle Gase dehnen sich unter Wärmezufuhr ungefähr gleich aus, wenn der Druck konstant ist. Die Ausdehnung hängt vom Anfangsvolumen und der Temperaturänderung ab. |