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Entropie beim Abschrecken von Metall in Wasser
 
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PythonF



Anmeldungsdatum: 06.10.2017
Beiträge: 7

Beitrag PythonF Verfasst am: 02. Sep 2018 16:47    Titel: Entropie beim Abschrecken von Metall in Wasser Antworten mit Zitat

Hallo Physik-Freunde,

Ich bearbeite gerade als Prüfungsvorbereitung folgende Aufgabe:

Ein 850 °C heißes und 14 kg schweres Metallstück mit C_M = 0,7 kg/kgK wird in 1000 kg Wasser mit der Tempertur 30 °C und C_W = 4,19 kj/kgK abgeschreckt.

a) Berechne die Temperatur wenn das Gefäß die Wärmekapazität C_B = 20 kJ/K besitzt.
b) Wie groß ist die Entropieänderung beim Mischungsvorgang unter der Annahme, dass es sich bei dem Behälter um ein ideal isoliertes Gefäß handelt.

Mein Ansatz ist folgender:


Für die b) bin ich mir allerdings nicht ganz sicher. Eine Mischungsentropie kann ich ja aufgrund des nicht wirklich vorhandenen Mischungsvorgangs nicht berechnen, oder? Es bleibt also die isobare Energieänderung für das Wasser und für das Metallstück, welche ich wie folgt berechen würde:


Da dies in einem Entropieverlust resultieren würde, kann mein Ergebniss an dieser Stelle nicht stimmen. Ich hätte vermutlich von Beginn an auch besser mit 273,15 K = 0 °C rechnen sollen. Dies dürfte aber eigentlich keinen Einfluss auf den vermutlich falschen Rechenweg haben. Ich würde mich freuen, wenn mir jemand weiter helfen kann.

Liebe Grüße
Fabian
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5873

Beitrag Myon Verfasst am: 03. Sep 2018 17:10    Titel: Re: Entropie beim Abschrecken von Metall in Wasser Antworten mit Zitat

Ob Du mit °C oder K rechnest, spielt hier keine Rolle, da es immer um Temperaturdifferenzen geht.

Hingegen ist mir Deine Gleichung

PythonF hat Folgendes geschrieben:
Mein Ansatz ist folgender:


nicht klar. Die Temperatur, auf die das Metallstück abgekühlt wird, ergibt sich daraus, dass die vom Metallstück abgegebene Wärme gleich der von Wasser und Behälter aufgenommenen Wärme sein muss (TM=850°C, TW=30°C, TE=Temperatur nach Abschrecken):



Aufgrund der hohen Masse und spezifischen Wärmekapazität des Wassers wird sich dieses um weniger als 2 Grad erwärmen.

Zu b) Wahrscheinlich geht Deine Rechnung in die richtige Richtung, wobei die Bezeichnungen T1, T2 etwas unglücklich sind, da sie jeweils verschiedene Temperaturen bedeuten. Zudem muss auch die Erwärmung des Behälters berücksichtigt werden.

Die Entropiezunahme infolge der Erwärmung von Wasser und Behälter wäre



Analog kann die Entropieabnahme durch die Abkühlung des Metalls berechnet werden, die betragsmässig viel geringer ist. Damit nimmt die Entropie insgesamt zu, wie zu erwarten war.
PythonF



Anmeldungsdatum: 06.10.2017
Beiträge: 7

Beitrag PythonF Verfasst am: 08. Sep 2018 12:46    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Antwort smile
Jetzt ergibt es für mich Sinn.

Lg
Fabian
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