Mal wieder Wasserfall...

Schnitzel · Anmeldungsdatum: 29.06.2011 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,

erstmal die Aufgabenstellung:

An einem Wasserfall schießt das Wasser mit 10 m/s über die Kante. 20 m tiefer trifft das Wasser auf die ruhende Wasseroberfläche. Wie ändert sich die Temperatur des Wassers aufgrund der zugeführten Energie?

Meine Ideen:
Es gilt ja E_pot des Wassers sorgt für die Temperaturänderung des Wassers unten am Wasserfall.

Aber wie sieht es mit der kinetischen Energie des Wassers aus, zählt diese mit? Ich würde sagen ja, also E_pot + E_kin sorgen für die Temperaturänderung? Oder gibt es noch etwas zu beachten?

Gruß
S.

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

nö, E kin + E pot ist schon korrekt, zumal die ehemalige E pot unten ja auch als E kin ankommt

gruss

ingo

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

OT
Bei dieser Standardaufgabe würde mich mal, ganz nebenbei, interessieren, ob der recht geringfügige Effekt (im Zusammenhang mit anderen, beispielsweise der Verdunstung des stürzenden Wassers) tatsächlich meßbar ist. grübelnd

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

ich deduziere mal wie folgt:

ich hab schon mal einen wasserfall gesehen. dort, wo das herabstuerzende wasser auf das wasserniveau der unteren etage trifft, ist richtig alarm

auch schien es mir, als stuerze der herunterkommende strahl mit einer endgeschwindigkeit > 0 in die untere suppe, woraus ich folgere, dass zumindest nicht alle potentielle energie unterwegs in z.b. wasserverdampfung ueberfuehrt worden ist, und dass zumindest dieser verbleibende rest an kinetischer energie eben in die erwaermung der vereinigten wassermassen eingehen muss.

--> hieraus ergibt sich fuer mich zwangsweise bereits eine temperaturerhoehung. diese zu messen ist eine frage der messtechnik, denn vorhanden ist der effekt mit sicherheit

ich ueberlege weiter, dass die luft in der naehe des falls eine rel. luftfeuchte von nahe 100% aufweisen wird: ich hab luftfeuchte in der naehe von spruehnebeln schon persoenlich gemessen, dies ist daher mein erfahrungswert
ich folgere, dass kein grosser spielraum fuer weitere wasserverdampfung nachfolgenden wassers waehrend des falls besteht, da die umgebende luft wasserdampfgesaettigt ist.
ich schaetze den zweifelsohne stattfindenden grossraeumigen luftaustausch fuer gering i.s. dieses effekts ein

--> nach einer einschwingphase, welche i.d.r. abgeschlossen ist bevor ich den wasserfall besuche, ist der verdampfungsanteil als energieverlustpfad eher klein, da dieser vom luftaustausch nahe des falls determiniert wird

ein weiterer pfad koennte die erhebliche feintroepfchenbildung ("gicht") waehrend des falls sein: oberflaechenarbeit wird verrichtet
beobachtungsgemaess finden sich die troepfchen jedoch eher schnell wieder zu groesseren aggregaten zusammen und "regnen" in das untere niveau (unter eintrag der wiedergewonnenen energie aus oberflaechenverkleinerung in form von waerme)
--> ja, waehrend des sturzes kommt es zu gichtbildung, aber das ist unterm strich ein nullsummenspiel

weitere wichtige pfade auf denen sich die energie verkruemeln koennte statt den unteren bach zu erwaermen fallen mir grad nicht ein (aber das mag auch ein mangel an phantasie meinerseits sein, man darf mich da gern ergaenzen), sodass ich subsummierend zusammenfasse: cum grano salis sollte sich die gesamte energie schlussendlich in der erwaermung des unteren wassers wiederfinden, sodass an der einsturzstelle dieses auch prinzipiell messbar sein sollte

gruss

ingo

nachtrag:
mit den gegebenen werten sowie dem ansatz

... kommt bei mir ne erwaermung von ~0.0588 K raus, was fuer moderne messtechnik kein wirkliches hindernis darstellen sollte

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

An den 10 m/s oben würde ich noch ein bißchen rummäkeln; aber letztendlich führt wohl kein Weg an einer längeren Dienstreise mit Stift und Thermometer vorbei. smile

mfG

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

1. ich will mit
2. der zufluss zu den niagarafaellen (niagara river) wird nahe der faelle mit ~ 50 km/h fliessgeschwindihgkeit angegeben
http://www.suite101.de/content/die-niagarafaelle-bezaubern---trotz-nippes-und-nepp-drum-herum-a99846
--> passt schon

..aber wir koennten ja mal ueberpruefen ob das ein statistisch insignifikantes einzelereignis ist, oder ob da doch irgendwie system drin steckt... "victoria falls" kommt da in den sinn...

jetzt muessen wir nur noch sehen wer das entsprechende vorhaben bei der DFG durchbekommt

gruss

ingo

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Hallo Ingo,

mir will nicht einleuchten, warum Du beim Ansatz in Deinem vorletzten Beitrag die potentielle Energie halbierst. Wird die nicht in Wärme umgewandelt? In welche Energieform denn dann?

Im Übrigen hat der Legende nach Herr James Prescott Joule solche Temperaturmessungen tatsächlich an einem realen Wasserfall und später (das ist dann keine Legende mehr) an einem Labormodell durchgeführt.

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914