Einsinkende Metallzylinder auf Wachs

Quick_Silver · Anmeldungsdatum: 25.01.2013 Beiträge: 1

Meine Frage:
Drei Zylinder mit denselben Abmessungen, allerdings aus unterschiedlichen Materialien (Kupfer, Aluminium und Eisen) werden auf dieselbe Temperatur erhitzt. Anschließend werden sie auf einen Wachsklotz gestellt.

Welcher der Zylinder sinkt tiefer in den Wachsblock ein ?

Meine Ideen:
Die Aussage meines Dozenten am Meisterkurs (Industriemeister Elektrotechnik) der IHK ist, dass der Aluminiumzylinder am tiefsten einsinkt, da dieser die Wärme am langsamsten abgibt.

Mein Gedankengang jedoch ist ein ganz anderer:
Anhand der Abmessungen der Zylinder berechne ich deren Volumen und daraus die Masse. Anhand derer wiederum kann ich die Energie bestimmen, die in den Zylindern gespeichert wird. Dabei komme zu dem Ergebnis, dass der Eisenzylinder das größte Wärmeenergiespeicher- und damit auch abgabepotenzial hat. In Zusammenarbeit mit der Schwerkraft sinkt somit meiner Meinung nach auch der Eisenzylinder am tiefsten in den Wachsblock ein.

Für meine Beispielrechnung nehme ich einen Zylinder mit einem Durchmesser von 5cm und einer Höhe von 20cm an. Die Werte für Dichte und Wärmekapazität entnehme ich Wikipedia. Die Raumtemperatur (also Zieltemperatur) liegt bei 20°C. Somit habe ich eine Temperaturänderung von 60°C.
So komme ich auf abgebbare Energien von 57kJ (Al), 80,3kJ (Cu) und 83,9kJ (Fe).

Etwas anderes wäre es wohl, wenn die Erhitzungszeit der Zylinder begrenzt ist. Wäre diese Zeitspanne so kurz, dass zwar das Aluminium nahezu "voll aufgeladen" werden kann, allerdings das Eisen nicht, so wird der Aluzylinder tiefer einsinken. Denn Alu hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Eisen und kann somit in der gleichen Erwärmungszeit mehr Energie aufnehmen (und somit auch wieder abgeben). Hierbei allerdings hat wiederum das Kupfer einen deutlich besseren Wert.
Wie also kommt mein Dozent darauf, dass das Aluminium am tiefsten einsinken würde ?

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914