Physikaufgaben lösen

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

Meine Frage:
Hallo, ich muss für die Schule diese Aufgaben lösen, habe aber leider keine Ahnung:

1. Der elektrische Strom in einem Waffeleisen hat bei der Spannung U=220V die Stromstärke I=3A. Zum Backen von einer Waffel werden t=3min benötigt.

a) Wie groß ist bei einem Wirkungsgrad von n=60% die an eine Waffel abgegebene Wärmemenge Q?

b) Wie viel kostet das Backen von 100 Waffeln, wenn für die Energie 1kWh der Preis 0.13 DM zu zahlen ist?

2. Welche Zeit t braucht eine elektrische Heizplatte mit der Leistungsaufnahme P=600W, um m=1kg Wasser von Y1 = 20° (bzw. Y2 =100°C) zum Sieden zu bringen, wenn

a) von allen Wärmeverlusten abgesehen wird,

b) 30% der erzeugten Wärmemenge verloren geht?

Meine Ideen:
Bitte helft mir, ich hab keine Ahnung!

dermeister · Gast

zu 1.) Kennst du das Grundgesetz P=U*I ? Falls nicht, es bedeutet, das die Leistung, die in einem elektrischen Bauteil (also Glühbirne oder hier die Waffel xD) verrichtet wird, gleich der Spannung mal der Stromstärke ist. Das kannst du hier anwenden. Zudem gilt P=W/t; also Leistung ist Arbeit pro Zeit. Die verrichtete Arbeit ist hier die Wärmemenge. Jetzt kriegt die Waffel von in den 3 min von der gesamtleistung nur 60% ab, weil der rest zum Beispiel in die Luft geht. Kommst ab hier klar?
zu b) aus a) hast du ja dann die Energie für eine Waffel ...

Energetic · Anmeldungsdatum: 16.03.2010 Beiträge: 52

Zuerst die Leistung ausrechnen. P = U*I.
Um die Energie in kWh zu bekommen, musst du die Leistung noch mit der Zeit (3 min; aber bitte in Stunden umrechnen smile

)multiplizieren.
Da der Wirkungsgrad 60% beträgt noch mit 0,6 multiplizieren.
Damit wäre 1a) erledigt. Wenn du willst kannst du die Angabe in kWh auchnoch in Joule umrechnen.
b) ist ja dann selbsterklärend. Das Ergebnis aus a) mit 0,13 multiplizieren.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

okay, ich hab das jetzt verstanden aber könnt ihr mir mal bitte den Rechenweg zu den Aufgaben aufschreiben... :)

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Energetic · Anmeldungsdatum: 16.03.2010 Beiträge: 52

1a)

Umwandeln in kW:

Das ganze mal 3min (= 0,05h)

Bei einem Wirkungsgrad von 60%:

Die Wärmemenge Q wäre also 0,0198kWh(=71,28kJ).

1b)

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

okay danke.

und die 2. Aufgabe? grübelnd

Cobi · Anmeldungsdatum: 14.04.2011 Beiträge: 43

Zuerst musst du die benötigte Energie ausrechnen:
W1=c*m*dt
Für a) reicht diese Energie, bei b) soll ja 30% der Energie verloren gehen und trotzdem der gleiche Temperaturunterschied aufgebracht werden (gleich viel Energie umgesetzt werden).
30% weniger bedeuten 70% oder auch 0,7
Da die gleiche Energie wieder in Wörme des Wasser umgewandelt werden muss, heißt die Formel für die Energie, die im Wasser ankommt wieder:
W1=c*m*dt
Wenn man das mit einmal mit 0,7 multipliziert und einmal teilt, kommt folgendes raus
W1=1/0,7*c*m*dt*0,7
das 1/0,7*c*m*dt ist die Energie, die in b) verlangt wird, da wenn sie mit 0,7 multipliziert wird (-30%) die benötigte Energie zum Erhitzen des Wassers raus kommt.

Ich hoffe, das kann dir weiterhelfen

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

kurze Frage:

Was ist "c", "dt" und "m" ?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

c ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser, c=4,18kJ/(kg*K)
m ist die Masse des zu erwärmenden Wassers, hier m=1kg
dt soll eigentlich Delta T heißen und ist die Temperaturdifferenz von 20°C bis 100°C (Sieden), also 80K

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

mhm, also so richtig verstanden habe ich die 2. Aufgabe noch nicht, weil ich muss doch die Zeit ausrechnen,....

Cobi · Anmeldungsdatum: 14.04.2011 Beiträge: 43

Wenn du die benötigte Energie hast, geht es doch ganz schnell.
Die Leistung P ist Energie pro Zeit P=W/t
Bei konstanter Leistung, wie in diesem Fall ist W=P*t
Wenn du also die benötigte Energie W und die Leistung P (P=U*I) hast, kannst du die Formel nach t auflösen t=W/P.
Ich hoffe, das kann dir helfen

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

wenn du mir das genze jetzt in einem kompletten rechenweg aufschreibst hat es mir sehr geholfen! Thumbs up!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Zahlenwerte und Einheiten kannst Du doch selber einsetzen, oder?

Jasy · Anmeldungsdatum: 27.04.2011 Beiträge: 11

ne, ich glaub ich bin zu blöd für Physik!

Ich bekomme da 0,55866666666 Stunden raus.
Des kann doch net stimmen, oder? grübelnd

HILF MIR !!!!!!! Hilfe

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Hatte ich Dir nicht gesagt, Du mögest Zahlenwerte und Einheiten einsetzen? Wenn Du das tust und dabei noch kJ=10^3Ws setzt, kürzen sich alle Einheiten bei auf die Einheit s (Sekunde) raus.

Du hast ganz offensichtlich nur mit den gegebenen Zahlenwerten ohne jegliche Einheit und auch ohne das Präfix k (kilo=10^3) gerechnet und die Einheit Stunde quasi aus dem Nichts dazu erfunden. Dabei ergibt sich die Einheit ganz automatisch, wenn Du alle gegebenen Einheiten einsetzt und mit ihnen so wie mit Zahlenwerten rechnest. Du kannst sie multiplizieren, kürzen, ausklammern, gleiche Einheiten auch addieren und subtrahieren usw.

Merke:
Das Ignorieren von Einheiten ist die größte Todsünde, die man in der Physik begehen kann.

Musterrechnung: