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[quote="wonrat"][quote]Moin! Vielleicht erstmal die reine Aufgabenstellung: gegeben / gesucht - ohne eigene Überlegungen. (Bei den Übergangswärmen sehe ich das generelle Problem, daß man ohne konkrete Werte nicht weiß, ob diese Temperatur überhaupt erreicht wird. Deshalb muß man vermutlich solche Rechnungen in zwei Schritten vornehmen.)[/quote] Wie wäre es denn damit: In 200g Wasser mit der Temperatur 353k werden 10g Eis mit einer Temperatur von 269k gegeben. Welche Temperatur stellt sich ein. Mit m_w= 200 g, T_w = 353 K, c_w = 4,19 J/(K*g), m_e = 10 g, T_e = 269 k, c_e = 2,009 J/(K*g) und q_s = 334 J/g erhält man T_m1 = 345,3 K und T_m2 = 338,8 K. Da T_m1 nicht gleich T_m2 ist, ist mindestens einer der Ansätze falsch.[/quote]
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Duke711
Verfasst am: 02. Feb 2017 19:14
Titel:
Nein, da die ursprüngliche Gleichung über die Temperaturdifferenz und nicht über die absolute Temperatur definiert ist. Das ist der entscheidende Unterschied.
wonrat
Verfasst am: 02. Feb 2017 18:08
Titel:
Macht das denn physikalisch sinn wenn:
die Wärmemenge ist, die das warme (T = 353k) Wasser besitzt,
die Wärmemenge ist, die in dem Eiswürfel (T = 269K) steckt
die zum schmelzen notwendige Wärmemenge ist
die Wärmemenge ist, die das abgekühlte (T = Mischtemperatur) Wasser besitzt,
die Wärmemenge ist, die in dem geschmolzenen Eiswürfel (T = Mischtemperatur) stecken
Steht dann dort nicht sowas wie:
bzw. die Wärmemenge der ungemischten Komponenten ist gleich der Wärmemeng der vermischten Komponenten?
Duke711
Verfasst am: 02. Feb 2017 17:45
Titel:
Genau
Was ja nichts anderes ist als
Qwasser (erster Therm) + QEis - Qschmelz = Qwasser (zweiter Therm) + QEis (zweiter Therm)
Macht physikalisch kein Sinn. Bei einem temperaturabhangigen cp müsste man dann eine DGL aufstellen, so einfach die Gleichung erweiteren, funktioniert nicht. Dann wird diese ungültig.
wonrat
Verfasst am: 02. Feb 2017 17:36
Titel:
Duke711 hat Folgendes geschrieben:
Bei dir steht:
Qwasser + QEis - Qschmelz = Qwasser + QEis
Das ergibt aber überhaupt keinen Sinn, da sind doppelte Therme --> 2x Qwasser usw. enthalten.
meinst du hier?
Duke711
Verfasst am: 02. Feb 2017 17:15
Titel:
Bei dir steht:
Qwasser + QEis - Qschmelz = Qwasser + QEis
Das ergibt aber überhaupt keinen Sinn, da sind doppelte Therme --> 2x Qwasser usw. enthalten. Und das ist nicht das selbe wie:
Qauf = Qab
--> Qauf = QEis + Qschmelz
--> Qab = Wasser
->> Qwasser = Qeis + Qschmelz
Da es sich um ein Wärmeausgleich handelt, ist es nichts weiter als ein gleichsetzen der Gleichungen:
Qwasser = QEis + Qschmelz.
Auch wird hier nicht für Eis der cp für Wasser eingesetzt. Durch die Bedingung (273.15 - T2) wird nur die Temperaturdifferenz vom Eis bis zum Schmelzpunkt, idealerweise = 0°C, mit dem cp von Eis gerechnet + der latente Wärme.
Man kann auch dies in zwei Schritten rechnen:
QEis + Qschmelz.
Wenn man dies dann in "Wasser" einsetzt
QEis + Qschmelz = cpWasser * mWasser *dT
und nach T auflöst:
dT = (QEis + Qschmelz) / cpWasser * mWasser
Dann kommt mit den eingesetzten Werten = 4.085K heraus. Und somit ist das Ergebnis richtig.
wonrat
Verfasst am: 02. Feb 2017 16:56
Titel:
Hallo Duke,
irgendwie scheinst ich die Formeln oben anders zu lesen als du
. Ich sehen nicht wo ich sachen doppelt mit Berechne. Im Grunde hast du einen ähnlich Ansatzt wie ich ganz oben:
Ist auch das was ich oben stehen habe, nur das
ist bei dir anders:
Bei dir erwärmt sich das Eis, als Eis (
) bis auf die Mischtemperatur. Du ignorierst dabei aber das Eis bei 0°C zu Wasser wird und sich dabei das
ändert. Deswegen habe ich oben
stehen. Bis 0°C "erwärmt" sich der Eiswürfel wie Eis und ab 0°C wie Wasser.
Duke711
Verfasst am: 02. Feb 2017 14:07
Titel:
T1 = 277.235 - 273.15
T1 = 4.085 K (Abkühlung)
Die Ausgangstemperatur vom Wasser ist unerheblich. Ob das Wasser nun 20°C oder 200 °C hat. Bei einem idealisierten cp, keine Abhängigkeit von der Temperatur, spielt das denn keine Rolle. Das Wasser wird sich unabhängig von seiner Ausgangtemperatur, mit konstanter Masse + konstanter Eismasse und einer konstanten Temperatur (269 K), immer um den selben Wert -> 4.085 K abkühlen.
Nachtrag um auf Deine Gleichungen einzugehen:
Dein ganzer Ansatz stimmt nicht. Qschmelz muss addiert werden. Dann rechnest Du mit doppelten Thermen, also 2x cpWasser 2x Masse vom Wasser usw. Das ergibt alles kein Sinn.
Ausführliche Form:
wonrat
Verfasst am: 02. Feb 2017 13:42
Titel:
Zitat:
Moin!
Vielleicht erstmal die reine Aufgabenstellung: gegeben / gesucht - ohne eigene Überlegungen.
(Bei den Übergangswärmen sehe ich das generelle Problem, daß man ohne konkrete Werte nicht weiß, ob diese Temperatur überhaupt erreicht wird. Deshalb muß man vermutlich solche Rechnungen in zwei Schritten vornehmen.)
Wie wäre es denn damit: In 200g Wasser mit der Temperatur 353k werden 10g Eis mit einer Temperatur von 269k gegeben. Welche Temperatur stellt sich ein.
Mit m_w= 200 g, T_w = 353 K, c_w = 4,19 J/(K*g), m_e = 10 g, T_e = 269 k, c_e = 2,009 J/(K*g) und q_s = 334 J/g erhält man T_m1 = 345,3 K und T_m2 = 338,8 K. Da T_m1 nicht gleich T_m2 ist, ist mindestens einer der Ansätze falsch.
Duke711
Verfasst am: 01. Feb 2017 23:32
Titel:
Wieso - qschmez?
Die latente Wärme beim Schmelzvorgang muss summiert werden
Qwasser = QEis + Qschmelz
franz
Verfasst am: 01. Feb 2017 21:29
Titel:
Moin!
Vielleicht erstmal die
reine Aufgabenstellung
: gegeben / gesucht - ohne eigene Überlegungen.
(Bei den Übergangswärmen sehe ich das generelle Problem, daß man ohne konkrete Werte nicht weiß, ob diese Temperatur überhaupt erreicht wird. Deshalb muß man vermutlich solche Rechnungen in zwei Schritten vornehmen.)
wonrat
Verfasst am: 01. Feb 2017 18:51
Titel: Mischtemperatur bei Aggregatzustandsänderung
Hallo,
ich knabbere schon seit einigen Tagen an folgendem Problem: Wenn ich zwei Stoffe unterschiedlicher Temperatur miteinander mische und einer ändert dabei seinen Aggregatzustand, scheint das Grundgesetzt des Wärmeaustausches der Energieerhaltung zu widersprechen.
Ich bin nicht in der Lage meinen Fehler zu finden. Vieleicht ist aber auch einer der Ansätze falsch.
Ausgangspunkt wäre z.B wir mischen Wasser
mit Eis
. Dabei sind die Temperaturen und Massen so gewählt das dass Eis vollständig schmilzt.
Ansatz 1 wäre das Grundgesetzt des Wärmeaustausches: die abgegebene Wärmemenge entspricht der aufgenommenen Wärmemenge
Ansatz 2 wäre die Energieerhaltung: die Wärmemenge vor dem Mischen entspricht der Wärmemenge nach dem Mischen
Vergleicht man nun die beiden Mischtemperaturen, dann unterscheiden sich diese:
Nachdem ich mir das ganze schon mehrmals angesehen habe kann ich blöderweise immer noch keinen Fehler finden. Ich hoffe, dass hier vielleicht jemand meinen Fehler findet.
Grüße