Grundwissen 8

Physik Grundwissen 8. Klasse

Themen Grundwissen 8

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Volumenausdehnung

Volumenänderung von Flüssigkeiten

(Daniel H.<-Hat alles alleine gemacht,Patrik H.,Sebastian B.,Christoph Z.)

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

Volumenausdehnung = Ausgangsvolumen * Volumenausdehnungskoeffizient * Temperaturdifferenz

Volumenausdehnungskoeffizienten Beispiele (γ in 10-3/K bei 20 °C):

Benzin: 1,06

Quecksilber: 0,182

Petroleum: 0,96

Mineralöl: 0,70

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. Es kann berechnet werden, um wie viel cm sich ein Stoff ausdehnt und zwar mit dieser Formel:

     Δl        =        α             *      lo     *       Δδ

oder: Volumenänderung = Volumenänderugskoeffizient * Ausgangslänge * Temperaturänderung

Einige Beispiele für den Längenausdehnungskoeffizient:

Stoffe	α = $\frac{1}{C}$
Elemente			Legierungen
Aluminium	0,000 024		Messing	0,000018
Silber	0,000 020
Gold	0,000 014
Zinn	0,000 027
Zink	0,000 036
Kupfer	0,000 016
Blei	0,000 029
Eisen	0,000 012

Anomalie des Wassers

Dichte: Wasser hat unter Normaldruck seine größte Dichte von 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 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)

Es gilt:

-je größer die Temperatur des Wassers, desto kleiner die Dichte

-je kleiner die Temperatur des Wassers, desto größer die Dichte

Außer: Bei 4°C wird das Volumen nicht kleiner sondern bis 0°c wieder größer.

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.

Hier findest du Aufgaben dazu:

leifiphysik

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$\vartheta$

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 und Energieformen

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)

Die Mechanischen Energieformen:

c)Spannenergie

Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Verformung besitzen, nennt man Spannenergie.