spezifische Wärmekapazität: Glühlampe erwärmt Öl

iris · Anmeldungsdatum: 31.01.2005 Beiträge: 1 Wohnort: hannover

ich hätte da mal ein ganz wichtige frage, und da emine lehrer nicht so wirklich zeit für leute hat die es nicht verstehen*grr* seit ihr emine letzte hoffnung
die frage: eine glühlampe (6,0V/ 2,5 A) brennt ca. 5 min. in einem gefäß mit 170g Öl( c= 1,8 kj/kg°C) von 18°C. Dabei erwärmt sich das Ül um 14°C
Welchen wirkungsgrad hat die glühlampe, wenn die lichtenergie als nutzbare und die wärmemenge als verlorene energie betrachtet wird?
es wäre echt nettl, wenn ihr mir die antwort auch erklären könntet

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Also:

die Elektrische Leistung ist Definiert als:

Somit beträgt sie in der Aufgabe:

Die Elektrische Energie beträgt somit

Die benötigte Wärmeenergie Q um das Öl von 18°C auf 32°C zu erwärmen beträgt:

Der Wirkungsgrad ist definiert als der Quotient aus der ´Nutzbaren Arbeit´ und der ´zugeführten Arbeit´:

das heißt das etwa 95,2% der Zugeführten elektrischen Energie als Wärmeenergie "verloren" geht.

Zur Erklärung:
Aufgrund des Stromflusses durch die Birne, tritt eine (Wärme-) Verlustleistung in höhe von P=UI auf. Dieses ist als Wärme messbar.

Für Flüssigkeiten kann man in 1. Näherung sagen, dass die isobare und die isochore spezifische Wärmekapazität gleich sind, also:

Ich weiß jetzt nicht inwiefern du mit den Begriffen "innere Energie" und "Enthalpie" vertraut bist. Daher sage ich erstmal nur, dass die Wärmekapazitäten aus diesen größen abgeleitet/definiert werden.

Die spezifische Wärmekapazität sagt im prinzip aus, wieviel Energie man einem Kilogramm eines "Körper" zuführen muss, um seine Temperatur um 1°C (1K) zu erhöhen.

Somit heizt die Lampe das Öl auf. Durch die änderung der Temperatur kann man auf die zur Erhitzung benötigte Energie schließen. Und weil sich dass Öl erst mit der Zeit erhitzt, kann man durch Zeitmessung wie oben beschrieben auf die von der Lampe abgegeben Wärmeenergie schließen.
Denn Leistung ist Arbeit durch Zeit...

navajo · Moderator Anmeldungsdatum: 12.03.2004 Beiträge: 618 Wohnort: Bielefeld

Huhu,

Also du sollst den Wirkungsgrad ausrechnen. Das heißt du steckst ne bestimmt Energie rein und es kommt nutzbare Energie raus und verlorene Energie.

Der Wirkungsgrad ist der Quotient aus nutzbarer und reingesteckter Energie:

Die nutzbare Energie kannst du aber nicht direkt ausrechnen. Aber da die Energieerhaltung gilt, weißt du, dass die nutzbare Energie plus der verloreren Energie die reingesteckte Energie gibt:

Jetzt ist die verlorene Energe

die Wärmemenge, die die Lampe abgibt. Die kannst du ausrechnen:

. Die Werte sind alle gegeben, das kann man ausrechnen.

Nun brauchst du noch die reingesteckte Energie

. Die bekommst du über die Leistung der Glühbirne und über die gegebene Zeit. Die Leistung ist:

. Damit ist die reingesteckte Energie

.

Jetzt kennst du

und

. Über

kannst du nun

ausrechnen und damit den Wirkungsgrad

berechnen.

Hmpf, ich bin einfach zu langsam.... Naja doppelt hält besser. Augenzwinkern

EDiT: @Enthalpus-Laplacus der Wirkungsgrad ist aber nicht der Anteil der verlorenen Energie Hammer

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

@Navajo:

Naja, dass kommt ja ganz auf den Standpunkt an. Bei einem Wirkungsgrad von 95,5 Prozent, bei dem

ist, würde ich schon von verlust sprechen.

Denn die Wärmestrahlung der Lampe bringt mir effektiv nichts. Sie ist "verloren".

Deshalb haben normale Haushaltslampen auch einen Schlechten wirkungsgrad da dass meiste in Wärme und nicht in die Licht erzeugung geht.

(Infrarotbereich ist nicht gleich Licht, Licht = für den Menschen sichtbarer bereich des elektr. magn. spektrums)

p.s.
ich weiss dass Energie nicht verloren gehen kann. --> 1.HS d. TD. dass "verloren" ist hier auch im Übertragenen Sinne gemeint.

navajo · Moderator Anmeldungsdatum: 12.03.2004 Beiträge: 618 Wohnort: Bielefeld

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Nuja, wie bereits gesagt Standpunktsach. Je nachdem was ich vorher als verlust oder gewinn definiere.

Ab wenn man es korrekto mundo nimmt hast du natürlich recht.

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Ich schreibs mal nochmal korrekt:

Dabei wird die abgegeben Wärmemenge als Verlust angesehen:

Somit sind nur: 1-0,952=0,048 also 4,8% der zugeführten elektrischen Energie effektiv für Licht erzeugung nutzbar.

Korrektur.

navajo · Moderator Anmeldungsdatum: 12.03.2004 Beiträge: 618 Wohnort: Bielefeld

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

naja, sowas passiert scho ma.

dass schöne ist wenn man nicht eine sondern gleich mehrere Zehnerpotenzen unterschlägt bzw. überschlägt.

Das ist insebesondere in der Halbleiterphysik recht interessant.
Big Laugh

navajo · Moderator Anmeldungsdatum: 12.03.2004 Beiträge: 618 Wohnort: Bielefeld

Wenn du nun noch aus der drei ne vier machst, bin ich zufrieden. Augenzwinkern

(Ich glaub ich mach mich unbeliebt Big Laugh

)

@iris: Nicht, dass du dich jetzt nicht mehr traust dazu Fragen zu stellen. Frag ruhig, wenn irgendwas nicht klar ist! Wink

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Nönö du machst dichganz und gar nicht unbeliebt, des passt schon.

Aber mit nem liter Bier intus ist Kopfrechnen halt so ne sache... Prost

Ich verbesser das gleich mal wieder.
Und wehe da stimmt was wieder nicht.