Eis zu Wasser - PhysikHA

markus3989 · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 5

Hi Leute,

ich habe eine Frage zu meiner Physikhausaufgabe. Diese lautet:

Wie lange dauert es, bis eine 10m³ eisschicht von 7cm dicke und -5° Temperatur geschmolzen und zu Wasser von 20° geworden ist.

Als Angaben haben wir:
Solarkonstante: 1,361*10^3
cWasser = 4,2 J/gK
cEis = 2,09 J/gK
sSchmelz = 335 J/g
Dichte Eis = 0,9167

Ich habe dort ca. 39min heraus. Es wäre nett wenn einer von euch mir die Aufgabe einmal nachrechnen könnte.

Danke

Markus

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

1) Es wäre hilfreich wenn du bei den Einheiten etwas sorgfältiger sein könntest, weglassen lässt sehr viel Spielraum für Interpretationen - und das 10 m³ oben scheint ebenfalls merkwürdig zu sein.

2) Geht man von 10m² Fläche, 0.07m Dicke und einer Solarkonstante von 1361W/m² aus, komme ich auf eine Zeit von etwa viereinhalb Stunden. Es wäre also schön wenn du entweder eine Angabe berichtigst von der ich ausgegangen bin oder mal deinen Rechenweg aufzeigst.

markus3989 · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 5

sry die Angaben sind alle korrekt, so hat uns unser Lehrer diese diktiert...

zuerst habe ich die Energie ausgerechnet die nötig ist um aus -5° Eis 0° Eis zu machen... Energie1 = 2,09*9167(masse des Eis in kg)*5 = 95795,15 J/kg
dann haben ich ausgerechnet wie viel Energie man brauch um aus den 9167 kg Eis wasser zu machen. Dafür mal 335 rechnen = 3070945 J/kg
dann noch das wasser von 0° auf 20° erwärmen also 4,2*9167 = 38501,4 J/kg
das zusammengerechnet und durch die wattsekunden geteilt ergibt 2355sekunden, also rund 39min

Schrödingers Katze · Anmeldungsdatum: 10.07.2005 Beiträge: 695 Wohnort: Leipzig

Na ja, Abi ist vorrüber, aber trotzdem: Die Solarkonstante hatten wir in der Schule nicht - was ist das? Der Einheit nach eine Intensität (Energie pro Zeit und Fläche), stimmt das?

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Okay, fehler meinerseits: ich habe überlesen, dass das Schmelzwasser auf 20° erwärmt werden soll.

Generelle Unsicherheit: ich denke nicht, dass es sich hier wirklich um 10m³ Eis handeln soll, da dann zum einen die Angabe der Dicke keinen Sinn machen würde und zum anderen auch eine grundlage für die Berechnung der Strahlungsleistung fehlt (die Solarkonstante gibt ja nur an, wie viel Leistung pro m² eingestrahlt wird). Meine Interpretation wäre, dass 10m² gemeint sind, womit alles Sinn machen würde. Augenzwinkern

Fehler deinerseits: du nimmst die Massen in Kilogramm, benutzt aber alle Wärmen in J/g bzw. J/g*K - alle berechneten Wärmen wären also um den Faktor 1000 zu klein.

markus3989 · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 5

wäre die aufgabe denn mit den von mir genannten angaben zu lösen, dann wäre es nett, wenn du mir das einmal schreiben könntest... vernachlässige doch einfach die dicke ^^... oder schreib mir deinen weg für die 10 m²... danke... markus

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hallo Markus,

wenn man die Aufgabe mit den korrekten Einheiten hinschreibt, dann sieht sie folgendermaßen aus:

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Wie lange dauert es, bis eine 10m² eisschicht von 7cm dicke und -5° Temperatur geschmolzen und zu Wasser von 20° geworden ist?

Als Angaben haben wir:
Solarkonstante: 1,361*10^3 W/m²
cWasser = 4,2 J/gK
cEis = 2,09 J/gK
sSchmelz = 335 J/g
Dichte Eis = 0,9167 g/cm³
--------------------------------------------------------

Zu deiner Lösung: Außer der Sache mit den Einheiten (ich empfehle unbedingt: dazuschreiben und mitberechnen, sonst ist die Größenordnung, die du erhältst, Glückssache) habe ich drei Sachen gefunden, die du anders machen solltest:

1) Wie para schon gesagt hat: Die Eisschicht mit der Fläche A=10 m² und der Dicke d=7 cm hat das Volumen :

V= A * d = 10 m² * 0,07 m = 0,7 m³

2) Beim Wassererwärmen hast du vergessen, mit den 20 K zu multiplizieren.

3) Die eingestrahlte Leistung ist die Solarkonstante (= von der Sonne eingestrahlte Leistung pro Quadratmeter) mal der Fläche des Eises. Du hast vergessen, mit dieser Fläche A=10 m² zu multiplizieren

@para: Ich meine, das, was rauskommt, sind ungefähr fünfeinhalb Stunden.

Gruß, der Markus Augenzwinkern

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

markus3989 · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 5

danke für eure tipps leute, da bin ich aber morgen mal auf meinen physiklehrer gespannt...

markus3989 · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 5

also es kommt 5 stunden 37min und 23 sekunden raus...

ich hatte bei meiner berechnung die Quadratmeterfläche vergessen und habe die Joules nur die Solarkonstante geteilt... naja... nun weiß ich es...

danke euch

goa · Anmeldungsdatum: 09.05.2006 Beiträge: 75

Falls du noch ein bischen klugscheissen willst kannst du deinen Lehrer noch darauf hinweisen dass er vergessen hat die reflektivitaet von Eis und Wasser anzugeben. Wenn ich mir so die Farbe von Eis anschau ist das sicher nicht vernachlaessigbar.

Gruss Goa