Schmelzofen für Aluminium

Caro · Gast

Meine Frage:
In einem elektrischen Schmelzofen wird Reinaluminium geschmolzen. Die Anlage hat einen Wirkungsgrad von 60%. Die Anfangstemperatur des Aluminiums beträgt 25°C. Berechnen Sie die für 1 kg Aluminium benötigte Energie in kWh!

Bitte um schnell Hilfe! Danke im Voraus.
Viele liebe Grüße

Meine Ideen:
-Q (abgegeben) = Q (zugeführt)????

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Deine Idee ist schon mal ein guter Anfang.

Weißt du nun noch zusätzlich, was das Wort "Wirkungsgrad" bedeutet? Was ändert das also an deiner Anfangsüberlegung?

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Bitte achte übrigens darauf, deine Titel so aussagekräftig zu wählen, dass man ihnen ansieht, worum es inhaltlich geht und die Threads damit von anderen unterscheiden kann. "Aufgaben zu Thermodynamik" ist so ziemlich alles, was in den Bereich Wärmelehre passt. Ich habe daher die Titel deiner Threads mal dementsprechend editiert und konkreter gemacht.

Caro · Gast

(wirkungsgrad) = Q (ab) / Q (zu)?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ist das geraten oder weißt du das / hast du das nachgeschlagen?

Ich denke, du hast sicher schon mal im Unterricht gelernt, was ein Wirkungsgrad ist. Kannst du dich noch daran erinnern? Gerne auch mit spicken zum Beispiel in deinen Aufschrieben oder in deinem Physikbuch smile

Magst du damit mal versuchen, selber in ganzen Sätzen zu formulieren, was ein Wirkungsgrad ist und wozu man das braucht? Vielleicht sogar am besten mit einem konkreten Rechenbeispiel zum Thema Wirkungsgrad, das du schon mal selbst gerechnet und selbst verstanden hast?

Caro · Gast

Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von abgegebener Leistung, Energie, Wärme... (Nutz-) zu zugeführter Leistung, Energie, Wärme... .

n (wirkungsgrad) = q (abgegebn) / q (zugeführt)

Q=m*c*(delta)T

Dies weiß ich jetzt so aus´n Kopf.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Okay, und was meinst du dabei zum Beispiel konkret mit den Worten "abgegebene Leistung (Nutzleistung)" und "zugeführte Leistung"? Was wäre das zum Beispiel konkret beim Aluminiumofen?

Was für Gleichungen würdest du damit konkret für das Alumumium-Schmelzen aufstellen, und wie würdest du damit zum Beispiel versuchen, konkret etwas zu rechnen?

Caro · Gast

Abgebene Wärme = Wärme des Ofens
Zugeführte Wärme = Wämre des Reinaluminiums

Wirkungsgrad = Wärme des Ofens durch Wärme des Reinaluminiums

Und: Q=m*c*(delta)T

und dann würde ich Q(zu) mit m(aluminium)*c(aluminium*(delta)T ersetzen

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hoppla, das scheint mir bisher erst sehr knapp in Stichworten geraten zu sein, so dass man noch gar nicht so richtig sehen kann, was du da insgesamt konkret damit meinst.

Schreibe ruhig gerne in ganzen Sätzen.

Und erzähl mal: Zum Beispiel:

Was ist ein elektrischer Ofen? Wie steckt man da Energie rein? Wozu wird die reingesteckte Energie verwendet? Wieviel davon geht verloren, wieviel davon wird genutzt? Wozu wird die genutzte Energie genutzt?

Was muss man machen, damit Aluminium, das eine Temperatur von 25°C hat, schmilzt, und komplett zu flüssigem Aluminium wird? Tipp: Erwärmungsenergie zuführen reicht nicht!

Caro · Gast

Was ist ein elektrischer Ofen?
Ein Ofen ist eine Vorrichtung zur kontrollierten Erzeugung von Wärme mit Hilfe von Strom.

Wie steckt man da Energie rein?
Durch Stromzufuhr.

Wozu wird die reingesteckte Energie verwendet?
Um den Ofen erstmal auf seine Temperatur zu bringen.

Wieviel davon geht verloren, wieviel davon wird genutzt?
60% werden genutzt und der Rest (40%) der abgegebenen Energie geht "verloren".

Wozu wird die genutzte Energie genutzt?
Um das Aluminium zu Schmelzen.

Was muss man machen, damit Aluminium, das eine Temperatur von 25°C hat, schmilzt, und komplett zu flüssigem Aluminium wird? Tipp: Erwärmungsenergie zuführen reicht nicht!
Die innere Energie von Aluminium erhöhen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Okay, damit hast du dir nun schon einiges recht übersichtlich zurechtgelegt. Magst du nun vor allem den letzten Punkt nun deutlich genauer erzählen? Mit "innerer Energie erhöhen" kannst du ja noch nicht praktisch anfangen zu rechnen, denn das ist ja noch so allgemein formuliert, dass es alles mögliche heißen kann.

Caro · Gast

Damit ist gemeint, dass auch die mittlere kinitische Energie der Teilchen erhöht werden muss. Dies wiederrum erhöht man am besten, indem man die Gitterstrukturen durch aufnahme der siedetemperatur auflöst??

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Na, das klingt eher noch vage und noch nicht direkt brauchbar für eine konkrete Rechnung.

Was musst du denn mit einem 25°C warmen Aluminiumstück machen, damit es am Ende geschmolzen ist? Kannst du ausrechnen, wieviel Wärmeenergie du in dieses Stück Aluminium dafür reinstecken musst, wenn es 1 kg wiegt?

Caro · Gast

spezifische Wärmekapazität: 0,90 kJ*kg^-1*K^-1
Schmelztemperatur: 660°C = 933,15 K
Masse: 1kg
Anfangstemperatur: 25°C = 298,15 K

Q=m*c*(T(schmelz)-T(anfang))
[einheitenbetrachtung] ..........
Q=571,5kJ

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hoppla, da hast du bisher aber nur aus einem Klotz Aluminium bei 25°C einen Klotz Aluminium bei seiner Schmelztemperatur gemacht. Geschmolzen ist da noch gar nichts. Was fehlt bisher noch komplett in deiner Rechnung?

Caro · Gast

Die kinetische Energie und die mittlere Geschwindigkeit?

Oder meinen Sie den Wirkungsgrad?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hast du zum Beispiel schon mal eine Aufgabe gerechnet, in der du rausfinden musstest, wieviel Energie man braucht, um aus 1 kg Eis bei 0°C ein Kilo Schmelzewasser von 0°C zu machen?

Caro · Gast

Weiß jemand weiter?

Caro · Gast

Sorry, habe deine Nachricht auf der zweiten Seite nicht gesehen.

Nein, so direkt nicht!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Dann ein Tipp:

Schau dir unbedingt mal an, wie das mit einem Schmelzvorgang ist. Muss man dafür Energie reinstecken? Wie kann man das berechnen? Ist dir zum Beispiel das Wort Schmelzwärme schon mal untergekommen? Findest du damit vielleicht schon das entsprechende Kapitel in deinem Physikbuch, oder kannst du dich damit schon an die entsprechende Unterrichtsstunde oder die entsprechende Stelle in deinem Heftaufschrieb erinnern?

Caro · Gast

Nun muss sich ja noch die Gitterstruktur auflösen und es muss die Schmelzwärme hinzugeführt werden.

Sodass man für das "Schmelzen" noch zusätzlich 396kJ braucht.
Erhitzen auf 660°C : 571,5 kJ
Schmelzen des Aluminiums: 396 kJ (Q=m*q(s))

Dies habe ich als Ergebnis und wie komme ich nun auf die Einheit kWh?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Okay, prima smile

Wieviel Energie muss der Ofen dem Aluminiumstück also dafür insgesamt zuführen?

Wieviel elektrische Energie muss man dem Ofen dafür zuführen?

Caro · Gast

Insgesamt 967,5 kJ.

wie viel elektrische Energie? auch 967,5kJ?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Caro · Gast

+40%!, weil ja nur 60% genutzt werden.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Sozusagen, ja.

Pass aber bei solchen Prozentrechnungen immer auf, was dabei mit den 100% gemeint ist. Schreibe dir die Gleichung zum Ausrechnen daher lieber erst ausführlich auf, bevor du losrechnest.

Caro · Gast

100%=1612,5kJ

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Sieht gut aus smile

Hast du damit Lust, nochmal zusammenfassend im Nachhinein in Worten zu sagen, was der Wirkungsgrad hier konkret für den Ofen und das Aluminium bedeutete?

Caro · Gast

Wirkungsgrad bedeutet in diesem Falle, dass nur 60% der zugeführten Energie auf das Aluminium übertragen werden kann. Insgesamt wird aber dem Ofen 100% Energie zugeführt, aber nicht alles der Energie kann genutzt werden.

Wie kann ich die 1612,5kJ in kWh umwandeln? (siehe aufgabe)

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Magst du da mal erzählen, was du bisher schon darüber weißt, was ein Watt ist, und was eine Wattstunde ist, und was eine Kilowattstunde ist, ... ?

Caro · Gast

watt bringe ich in Verbindung mit der leistung.

kilowattstunde -> Arbeit

wattstunde direkt:keine ahnung

wattsekunde -> energie

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Da sind schon richtige Sachen dabei, aber das ist bisher noch sehr stichwortartig.

Mach mal ganze Sätze. Zum Beispiel

"Eine Kilowattstunde ist die Arbeit, die ..."

oder so. Kannst du so oder ähnlich ganz konkret sagen, was ein Joule, ein Watt, eine Wattsekunde, eine Wattstunde, eine Kilowattstunde ist?

Caro · Gast

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Okay, kannst du mit diesem Wikipediazitat auch herausfinden, was dementsprechend 1 kWh ist, und was 1 Ws ist? Und kannst du damit schon sagen, wie man diese Dinge ineinander umrechnet?

Hast du schonmal gelernt, was ein Watt mit einem Joule zu tun hat? Oder findest du das schnell wieder, wenn du zum Beispiel mal in deinem Tafelwerk oder in deiner Formelsammlung spickst?

Janina · Gast

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Sieht gut aus smile

Magst du vielleicht noch in Worten dazusagen, mit welchen Zwischenschritten oder mit welcher Rechnung du da auf die letzte Zeile gekommen bist? Und das Herausgefundene entsprechend für das Anwenden, was du damit machen wolltest?

Caro · Gast

Ich rechne nun mit diesen Gleichungen die 1612,5 kJ um in kWh.
*siehe Einzelschritte*

kW = 10^3 W weil Kilo = 10^3 bedeutet
h = 3600 s = 10^3 * 3,6 s

10^3 + 10^3 = 10^6 (siehe Mathematik)

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

Caro · Gast

ups..

sollte 10^3 * 10^3 heißen! sorry.

Caro · Gast

Richtig so? wenn ja ... bin ich fertig oder?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ja, du musst es nur noch anwenden, um das Endergebnis auszurechnen.