Temperaturzunahme von Wasser bei freiem Fall

Jessy_Nuss · Gast

Meine Frage:
Hallo an alle!

Ich habe hier eine Aufgabe, doch leider scheitert es schon im Ansatz, und ich wäre wirklich froh, wenn mir jemand helfen könnte.
Die Aufgabe lautet:

Bei den Niagarafällen stürzt das Wasser ca. 50m in die Tiefe. Berechne die Temperaturzunahme des Wassers nach diesem freien Fall (andere Formen der Energieabgabe bleiben außer acht).

Also erst mir leuchtet nicht einmal ein, warum Wasser wärmer wird, wenn es in die Tiefe stürzt, aber egal :D

Meine Ideen:
Mir ist noch irgendetwas in Erinnerung, von wegen freier Fall von 1kg Wasser. Ich denke, dass wäre mal ein Anfang, wenigstens um mir über das Grundprinzip klar zu werden. Außerdem weiß ich, dass es irgendetwas mit der Lageenergie zu tun hat, wozu die Formel ja E=m*g*h wäre.
Aber weiter weiß ich nicht.

Ich bin dankbar für jeden Tipp, wäre mir echt wichtig, denn ich habe mir vorgenommen, in meinem LIEBLINGSFACH besser zu werden ;)

Liebe Grüße

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

na, das sind doch schonmal ganz gute anfaenge...

dann lass doch mal die lageenergie von 1 kg wasser freiwerden, indem du das 1 kg wasser mal 50 m abstuerzen laesst
wieiviel kommt da zusammen?

und wenn du das dann berechnet hast: wo bleibt die energie sodann?
koennte es sein, dass die in der erwaermung des wassers landet, welches du eben grade runtergeschmissen hast?

und was du jetzt eigentlich nur noch brauchst ist die spez. waermekapazitaet von wasser...
..und schon sollte dir die loesung entgegenpurzeln

gruss

ingo

HabkeineIdeefürnenBenutze · Anmeldungsdatum: 21.09.2012 Beiträge: 1

Also, du musst die Lageenergie berechnen, hier: E=m*g*h=1kg*9,81N/kg*50m=490,5N/m weil: Kg kürzt sich weg und N/m bleibt
Dann formst du die Formel E=m*c*Delta Ro(ich finde das Zeichen nicht!) auf delta ro um:
Delta Ro(also die Temperaturzunahme)=E/m*c=490,5J(weil N/m=J)/1kg*4180J/kg*k=0,1173444976K(für Kelvin, Temperaturunterschiede werden in K angegeben ist aber gleich°C!!!) weil: kg und J kürzen sich jeweils weg, Einheit K=°C

Hoffe ich konnte helfen!

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Ich behaupte mal frech, daß daß sich diese rechnerische Temperaturänderung überhaupt nicht nachweisen läßt, also nur auf dem Papier existiert.

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

bei rund und rauh 50 m kommen da um die ~ 0.11 K erwaermung raus, wenn ich's noch grad recht erinnere: ein durchaus messbarer wert.
... und , wenn die geschichte nicht nur rein apokryphisch ist, soll herrr Joule persoenlich das sogar mal an einem realen wasserfall nachgemessen haben, erfolgreich

gruss

ingo

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Derartig genaue Temperaturmessungen in so großen, inhomogenen Systemen weitab des thermischen Gleichgewichtes (zumindest unten)? Glaube ich nicht. smile

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

"weitab des thermischen gleichgewichts": genau dies ist der punkt ob dem so ist

ich schaetze ab, dass die inkompressibilitaet des wassers wenig spielraum dafuer laesst, die eingetragene lageenergie nicht zuegig in waerme umzuwandeln.
zudem schaetze ich ab, dass durch (zunaechst) troepfchenvernebelung (dies kuehlt das restwasser ja noch nicht nennenswert ab) die rel. luftfeuchte nahe der einsturzstelle gegen 100% liegen sollte (also incl. des nebels sogar ueber 100%)
damit waeren aber alle relevanten waermefluchtpfade dicht, und das system hinreichend isoliert-thermostatisiert.

messe ich nun also wenige meter neben der eigentlichen einsturzstelle, wuerde ich ein thermisch hinreichend homogenisiertes system erwrten.

aber wie gesagt: das ist eine abschaetzungsfrage.

lass uns nen projektfoerderantrag bei der DFG stellen (sicherlich finden wir einen dreh warum diese frage fuer die erderwaermung und somit die rettung der welt irgendwie wichtig ist und dringend geklaert werden muss) und hinfahren (ich wuerde die Victoriafalls bevorzugen, nicht Niagara) und messen: 3-4 wochen sollten es tun.
pack die badehose ein, und los gehts: experimentalphysik rules!

gruss

ingo

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Die katastrophische Klimaerwärmung respektive -abkühlung hat natürlich oberste wissenschaftliche Priorität. Einziges Problem: Meine verflossene Badehose, naja. Sagen wir mal so: Wenn die Nordseeküste irgendwann mal wieder kurzfristig eisfrei sein sollte, könnte man zur Not auch ohne Hose, irgendwie, dem Ruf des Vaterlandes folgen, oder?

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

die anzahl relevanter wasserfaelle in norddeutschland mit messenswerten fallhoehen ist sehr ueberschaubar ....

gruss

ingo

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Warum so bescheiden: Bremen!

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

weil der sambesi doch dauerhaft mehr wasser liefert , sodass man von einem gut-equilibrierten system am einsturzpunkt sprechen kann, als dies im bremer falltuemchen moeglich ware. ich will ja nicht fernab des thermischen gleichgewichts messen muessen Teufel

ausserdem: weil ich mir lieber im namen der planetenrettung ne flugreise ins suedliche afrika aufzwingen lass, als nach bremen radeln zu muessen: fuer eine gute sache scheue ich halt auch keine weiten wege...

Big Laugh

gruss

ingo