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Kuschelkitten
Anmeldungsdatum: 12.07.2016
Beiträge: 3
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 Kuschelkitten Verfasst am: 12. Jul 2016 10:13 Titel: 500 Euro Wette -- Wie schnell schmilzt ein Eiswürfel? |
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Liebes Forum, hab mich nun extra hier angemeldet um eine Antwort zu folgender Frage zu erhalten:
... ich hol jetzt trotzdem ein wenig aus.... Ich war vor ein paar Tagen zu Besuch bei meinem 64-jährigen Onkel (Abitur, Wirtschaftsprüfer) und wir saßen bei Sonnenschein und warmen Temperaturen am Pool und mir fiel ein Eiswürfel auf den Terrassenboden, der aus Holz besteht. Nach ein paar Minuten war der Eiswürfel natürlich schon etwas geschmolzen und wir beide stellten uns nun die Frage, inwieweit man berechnen könnte, in wieviel Minuten der Eiswürfel denn nun vollkommen geschmolzen wäre.
Mein Onkel meinte, das wäre nicht möglich, selbst ein Prof. Dr. Lesch (auf den ich mich bezog) könnte dies nicht berechnen  Da war ich doch etwas sprachlos. Er meinte das aber sehr wohl ernst.
Ich diskutierte dann noch ein wenig mit ihm und er bot mir 500 Euro an, wenn ich ihn wissenschaftlich überzeugen könnte.
Ich bin mir sicher, dass das geht, aber kann mir jemand weiterhelfen, wie ich ihm das erklären kann?
500 Euronen wären schon net schlecht
Liebe Grüße
Kuschel |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 12. Jul 2016 10:36 Titel: |
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Du brauchst ein Modell dafür. Je nach der Qualität des Modells wird das rechnerische Ergebnis besser oder schlechter mit dem Experiment übereinstimmen.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Kuschelkitten
Anmeldungsdatum: 12.07.2016
Beiträge: 3
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| Kuschelkitten Verfasst am: 12. Jul 2016 10:41 Titel: |
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Was meinst Du mit "Modell"? Als absoluter Laie kenn ich mich damit natürlich nicht aus. Ich kann wohl daraus entnehmen, dass meine Frage nicht wirklich so einfach ist. Ist nicht schlimm, ich habs zumindest probiert.
Trotzdem vielen Dank fürs Lesen und Antworten...
Kusch |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 12. Jul 2016 10:58 Titel: |
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Jede rechnung in der Physik basiert auf einem Modell.
In deinem Falle müsstest du z.B einfließen lassen:
* Wärmeleitfähigkeit des Untergrunds
* Wärmeaufnahme durch Strahlung
* Wärmeaufnahme durch Konvektion
* Was passiert mit dem abfließenden Wasser und welche Auswirkung hat dieses
* Zirkulation der Luft in der Umgebung
* Wärmekapazität des Eises
Manche Parameter werden mehr, manche weniger relevant sein. Da ich mich nicht damit beschäftigt habe, kann ich es dir auch nicht beantworten. Es muss auch nicht sein, dass es sehr kompliziert wird. Was sicher nicht falsch wäre, ist eine Energiebilanz aufzustellen. Dabei wirst du notwendigerweise auf eine Differenzialgleichung stoßen.
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Auwi
Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602
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| Auwi Verfasst am: 12. Jul 2016 11:13 Titel: |
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Eine "exake" Lösung ist nicht möglich, da zuviele "Unwägbarkeiten" in das Geschehen eingreifen. Auch ein noch so perfektes Modell hat seine "Unschärfen".
Dein Onkel ist "auf der sicheren Seite"  |
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Kuschelkitten
Anmeldungsdatum: 12.07.2016
Beiträge: 3
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| Kuschelkitten Verfasst am: 12. Jul 2016 11:20 Titel: |
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Dann wirds wohl nix mit den 500 Euro.... trotzdem vielen Dank .... dann hat er wohl auch recht, dass selbst ein Lesch das nicht berechnen kann. Hätt ich nicht gedacht... der Kerl berechnet ein schwarzes Loch, kann aber den kleinen Eiswürfel nicht exakt berechnen....
Kusch |
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borromeus
Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509
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| borromeus Verfasst am: 12. Jul 2016 12:22 Titel: |
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Interessante Antworten.
Gibt es- wenn man so wie oben argumentiert- denn dann überhaupt irgendetwas, das man berechnen kann? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 12. Jul 2016 12:50 Titel: |
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| Kuschelkitten hat Folgendes geschrieben: | | Dann wirds wohl nix mit den 500 Euro.... |
Wieso?
Du experimentierst heimlich mit der Anordnung, ermittelst ein robustest Ergebnis - und wir liefern Dir die passende Formel, irgendwas mit ... Perelman - Quanten - Singularität un so - macht fity / fifty.
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Auwi
Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602
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moody_ds
Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515
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| moody_ds Verfasst am: 12. Jul 2016 13:43 Titel: |
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Die grundlegende Frage für mich lautet eigentlich: Was versteht ihr unter berechnen?
Wie genau muss vorhergesagt werden wann der Eiswürfel z.B. komplett geschmolzen ist, reicht diese Angabe? Soll der gesamte Verlauf genau modelliert werden?
Also exakt wirst du es nicht schaffen können, eine grobe Abschätzung sollte aber möglich sein, wobei ich nicht glaube das das als Gegenstand der Wette reicht. Und um Versuche kämst du auch nicht rum  |
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yellowfur
Moderator
Anmeldungsdatum: 30.11.2008
Beiträge: 804
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| yellowfur Verfasst am: 12. Jul 2016 16:09 Titel: |
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Wie bereits gesagt wurde, ist eben die Frage, was jetzt als ausreichende Antwort von deinem Onkel akzeptiert wird. Mit genügend Zeit kann man auf jeden Fall eine Lösung finden, die in etwa die Realität widerspiegelt. Je mehr Umgebungsdaten du hast (Außentemperatur, Sonneneinwirkung, Wetter etc, ein paar sehr gute Punkte wurden ja bereits genannt), desto besser wird deine Lösung für den von dir beschriebenen Tag. Wenn dein Onkel aber sagt, das ist nicht die ganze Wahrheit und er akzeptiert die Rechnung nicht als "vollständig", so hat er eben auch Recht. Ich würde fast vermuten, er hat das auch so gesagt, damit du ein wenig philosophisch darüber nachdenkst, was Aussagen über die Natur eigentlich bedeuten.
_________________
Wenn du einen Traum hast, dann folge ihm. Wer weiß, wo er dich hinführen könnte. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 12. Jul 2016 22:01 Titel: |
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| borromeus hat Folgendes geschrieben: | | Gibt es ... denn dann überhaupt irgendetwas, das man berechnen kann? |
Ich war sehr erstaunt, dass die Sonde "Rosetta" einen Kometen berührt hat. Sieht ja für Laien so aus, als ob das eine präzise Kursberechnung sei. Vielleicht ist es das. Vielleicht aber auch ein Effekt, den Laien nicht kennen. So etwa wie ein Baumstamm, der von Portugal wegen der Strömung im Atlantik automatisch in Südamerika ankommt.
Die Zaubertricks der Illusionisten sind ja auch nur so lange verblüffend, solange das Publikum nicht weiß. wie sie funktionieren. Und schwarze Löcher zu zähmen hat schon was von Zauber. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 12. Jul 2016 22:20 Titel: |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | | Ich war sehr erstaunt, dass die Sonde "Rosetta" einen Kometen berührt hat. |
Auch mit dem Fahrrad kommt man punktgenau an sein Ziel - ohne Rechnung.  |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 12. Jul 2016 22:37 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | | Auch mit dem Fahrrad kommt man punktgenau an sein Ziel - ohne Rechnung. |
Naja, solange das Ziel nicht davonläuft. Das war mit Rosetta und dem Kometen etwas anders. Aber interessante Idee, mit dem Fahrrad zum Kometen. Und so preisgünstig |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 13. Jul 2016 01:25 Titel: Re: 500 Euro Wette -- Wie schnell schmilzt ein Eiswürfel? |
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| Kuschelkitten hat Folgendes geschrieben: | | ... nun die Frage, inwieweit man berechnen könnte, in wieviel Minuten der Eiswürfel denn nun vollkommen geschmolzen wäre. |
Wenn eine Aufgabe zu groß erscheint, sollte man sie in Teilaufgaben zerlegen.
Ich denke, dass der Energiebedarf zum Schmelzen eines Eiswürfels mit der Kantenlänge x und der Temperatur y berechnet werden kann. Erstmal die Temperatur auf 0° erhöhen und dann aus 0° Eis 0° Wasser machen.
Erfreulicherweise sind die Minuten und nicht die Sekunden gefordert.
Die umgebende Luft hat eine Temperatur von z und wirkt auf fünf der sechs Flächen des Würfels. Ich denke, die Unterlage aus Holz ist thermisch neutral im Rahmen der geforderten Genauigkeit.
Nun die Frage, wie gibt die umgebende Luft Energie an den Würfel ab? Und woher bezieht der Würfel weitere Energie? Vom Sonnenschein?
Ich vermute (und man möge mir widerschreiben), dass die Sonne wenig zum Schmelzen beiträgt. Ihre Strahlen werden reflektiert, gebrochen und treten wieder aus. Auch eine Schneedecke lässt sich innerhalb weniger Minuten nicht von der Sonne beeindrucken. Und Iglus halten sehr wohl Sonnenstrahlung stand. Aber nicht hoher Lufttemperatur.
In der 500 € Frage wird Luftbewegung nicht erwähnt, wir dürfen also von unbewegter Luft ausgehen. Die kühlt sich an der Kontaktfläche des Eiswürfels ab und sinkt dadurch an den vier Seitenflächen herab, um neue, warme Luft von oben nachzuziehen. Es ergibt sich ein Konvektionsstrom, der auch die obere Fläche überstreicht.
Wie groß der sein könnte und wieviel Energie er an den Eiswürfel abgibt, weiss ich nicht. Wenn wir die Aufgabe im Team lösen wollen, gebe ich an dieser Stelle mal weiter. |
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borromeus
Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509
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| borromeus Verfasst am: 13. Jul 2016 07:13 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: |
Auch mit dem Fahrrad kommt man punktgenau an sein Ziel - ohne Rechnung. |
Weil ja auch ständig ein paar Regler im Hintergrund laufen.
Ich bleibe dabei, wenn man so wie oben argumentiert kann man- bis auf ein paar wenige Ausnahmen- gar nichts exakt berechnen. |
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