Grundwissen 8

Physik Grundwissen 8. Klasse

Themen Grundwissen 8

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Volumenausdehnung

Volumenänderung von Flüssigkeiten

(Daniel H.,Patrik H.,Sebastian B.,Christoph Z.)

Flüssigkeiten (ausser Wasser) dehnen sich bei Temperaturerhöhung linear aus.

Volumenausdehnung = Ausgangsvolumen * Raumausdehnungskoeffizient * Temperaturdifferenz

Längenänderung von Festkörpern

Alle Festkörper dehnen sich bei Erwärmung aus, jedoch nicht alle gleichmäßig (linear). Dafür ist der jeweilige Längenausdehnungskoeffizient verantwortlich. Dieser ist bei jedem Stoff anders.Einige Beispiele:

Stoffe	α = $\frac{1}{C}$
Elemente
Aluminium	0,000024
Silber	0,000020
Gold	0,000014

Hier findet ihr bald alles wichtige über das Thema Volumenausdehnung.

Anomalie des Wassers

Dichte: Wasser hat unter Normaldruck seine größte Dichte von 1000 Kilogramm pro Kubikmeter bei ca. 4°C und zeigt damit eine Dichteanomalie. Diese besteht darin, dass sich Wasser unterhalb von ca. 4°C bei weiterer Temperaturverringerung, auch beim Wechsel zum festen Aggregatzustand, wieder ausdehnt, was man nur von wenigen Stoffen kennt. Dies führt dazu, dass Eisberge schwimmen. Im festen Aggregatzustand – in diesem Fall bei Eis – wird normalerweise eine hohe Fernordnung durch Ausbildung eines Kristallgitters im Zuge der Kristallisation erreicht. Im flüssigen Zustand herrscht eine Mischung von Ordnung und Chaos, wobei die Moleküle aufgrund ihrer höheren Geschwindigkeit ein größeres Volumen ausfüllen. Es erhöht sich also das Volumen und die Dichte wird damit geringer. Im gasförmigen Zustand ist die maximale Unordnung erreicht und die Atome verteilen sich dementsprechend gleichmäßig über den maximal zur Verfügung stehenden Raum. Festes Wasser hat eine geringere Dichte als flüssiges Wasser, es schwimmt (anomales Verhalten)

Druck

Hier findet ihr Wichtiges zum Druck...

• Der Druck gibt an, mit welcher Kraft F ein Körper senkrecht auf eine Fläche A wirkt.
  • Wenn eine Kraft von 1N (1 Newton) auf 1m² wirkt, beträgt der Druck 1Pa (1 Pascal)

Druckkraft: F = p*A

• Der Druck eingeschlossener Flüssigkeiten ist überall gleich groß. Er wirkt nach allen Seiten.
  • In Flüssigkeiten wirkt infolge der Gewichtskraft der Flüssigkeit ein Druck, der Schweredruck genannt wird. Für ihn gilt:

Schweredruck p = $\rho$*g*h

Befindet sich ein Körper in einer Flüssigkeit oder einem Gas, so wirkt auf ihn eine Auftriebskraft, die immer entgegengesetzt zur Gewichtskraft gerichtet ist.

• Die auf einen Körper wirkende Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der verdrängten Flüssikeit bzw. des verdrängten Gases:

FA = FG bzw. FA = $\rho$*V*g

Hier siehst du noch einige Aufgaben und Versuche zum Thema Druck: Leifi-Seite_Druck

Energieentwertung

Reversibel und Irreversibel

Ein Vorgang in Natur und/oder Technik kann reversibel oder irreversibel verlaufen. Das bedeutet:

• ein reversibler Vorgang ist umkehrbar, der Ausgangszustand wird von allein wieder erreicht

Beispiele: Bewegung der Erde um die Sonne, Fadenpendel (bei kurzer Dauer)

• ein irreversibler Vorgang ist NICHT umkehrbar, der Ausgangszustand kann von alleine nicht wieder erreicht werden.

Beispiele: Verbrennen eines Stoffes

(Bei allen irreversiblen Vorgängen wird Energie in Form von Wärme entwertet)

Energieentwertung bei der inneren Energie

Der Wirkungsgrad bei allen Vorgängen, bei denen auch die Innere Energie eine Rolle spielt, ist immer kleiner als 100%.

Da Innere Energie nie vollständig in andere Energieformen umgewandelt werden kann.

Folglich 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.

Änderung der inneren Energie

Wärme: Symbol: Q Einheit: 1J=1(kg*m²)/s²

Grundgleichung der Wärmelehrebei Erwärmen oder Abkühlen von Körpern ohne Aggregatszustandänderung: Q=c*m*Δ$\vartheta$ 1.Hauptsatz der Wärmlehre

In einem abgeschlossenem System ist die Änderung der inneren Energie verbunden mit der Zufuhr oder Abgabe von Wärme in dem Verrichten mechanischer Arbeit.

ΔEi=W+Q

                     ΔEi:Änderung der inneren Energie
                     W:Mechanische Arbeit
                     Q:Wärme

Energie als Erhaltungsgröße

Energie ist eine physikalische Größe. Mit Energie können Körper bewegt, verformt, erwärmt oder zur Aussendung von Licht gebracht werden.

Formelzeichen: E Einheit: ein Joule (1J)