Volumen Luftblase und Erhitzen von Silizium

Gast006 · Gast

Aufgabe:
1)
Aus dem Atemgerät eines Tauchers entweiche in 40m Tiefe bei einer Temperatur von 5°C eine Luftblase mit einem Volumen von

und steige nach oben. An der Oberfläche betrage die Temperatur 25°C. Welches Volumen hat die Luftblase, kurz bevor sie die Wasseroberfläche erreicht ?

2)
Bei dem Rapid Thermal Anneal Verfahren soll ein Si Wafer in 8 sec von 20°C auf 950°C erhitzt werden. Der Wafer hat einen Durchmesser von 300mm und eine Dicke von 1mm.
Schätzen Sie die Leistung des Ofens ab, die dafür mindestens notwendig ist, wenn der Wirkungsgrad

beträgt. Die spezifische Wärmekapazität des Siliziums soll dabei vereinfach

also konstant angenommen werden.

Frage:
Wie kann ich Aufgabe 1) und Aufgabe 2) lösen bzw. welche Themen aus der Thermodynamik sind hier wesentlich?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Die Frage 1 gab es hier schon x-mal: Suchfunktion. Volumeneinheit!

caes24 · Gast

Dann habe ich die 1 soweit verstanden.
Wie würde man jetzt bei der 2 vorgehen ?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Berechne die Energie, die zum Aufheizen benötigt wird, berücksichtige den Wirkungsgrad und verwende W=Pt.

Viele Grüße
Steffen

Gast006 · Gast

Die Formel für die Wärmeenergie müsste doch hier:
DeltaQ = m*c*DeltaQ oder?
Wie bestimme ich dann m?
Mit m=V*rho?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Die Formel lautet

, aber sonst sind Deine Ideen richtig.

Gast006 · Gast

Wie komme ich dann an das Volumen ran.
Also ich habe ja die dicke und den Durchmesser gegeben.
die dichte rho wäre für si dann 2,420 g/m^3
Wie komme ich dann auf das Volumen?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

So ein Wafer ist doch einfach ein Zylinder.

PS: und ein Kubikmeter Silizium sollte schon etwas mehr wiegen als ein paar Gramm.

Gast006 · Gast

Ich habe für die Wärmeenergie dann raus:

Dann komme ich mit allem drum und dran auf:
eine Leistung von 14724kW.

Gast006 · Gast

Ich meinte 1472,4 kW

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Die Energie stimmt einigermaßen (nicht exakt, wie hast Du hier gerechnet?), aber wie kommst Du auf diese Riesenleistung? Da musst Du ja fast ein Kraftwerk danebenstellen!

Gast006 · Gast

Habs nochmal gerechnet und komme dann auf
436, 18 kWh.
hatte hier Q/t für die Leistung gerechnet.

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Das wird ja immer falscher! Zeig doch mal Deine genaue Rechnung.

Gast006 · Gast

Was hast du denn raus

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Wie geschrieben: die zuerst genannten 117kJ hab ich auch in etwa. Aber mir ist nicht klar, wie Du dann Q=Pt und den Wirkungsgrad angewendet hast.

Gast006 · Gast

Wenn die Leistung P=Q/t ist
dann komme ich mit der Formel für den Wirkungsgrad mit Pab durch Pzu.
nach Pzu umgeformt auf 1472,125 kWh
Und das müsste die Leistung des Ofens sein.

Gast006 · Gast

52996,5kWh meine ich

Gast006 · Gast

Mit dem Wirkungsgrad wäre es dann 88327,5kWh

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Deine Kilowattstunden sind eine Energieeinheit, da stimmt also hinten und vorne was nicht.

Bleiben wir also bei den 117kJ=117kWs. Auf wieviel Watt Leistung kommst Du zunächst, wenn Du die in acht Sekunden zusammenhaben willst? Wie gesagt:Q=Pt, also P=...

Gast006 · Gast

Ich muss doch durch 8 sec rechnen t ist ja gegeben.
Wenn ich das in Stunden umrechne dann komme ich auf darauf

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Gast006 · Gast

Ahh Ok ich habe vergessen das Joule ja W*s als Einheit hat

Gast006 · Gast

So jetzt habe ich

für die Leistung des Ofens raus.

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Prima!

Viele Grüße
Steffen

Gast006 · Gast

Dankeschön

Gast006 · Gast

Bei der ersten komme ich auf 80,4cm^-3
Kann das denn sein da wir ja cm^-3 haben und nicht cm^3

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7086

Das kann in der Tat nicht sein. Zeig mal Deine Rechnung.