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Volumen Luftblase und Erhitzen von Silizium
 
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Gast006
Gast





Beitrag Gast006 Verfasst am: 25. Jun 2019 15:53    Titel: Volumen Luftblase und Erhitzen von Silizium Antworten mit Zitat

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

Beitrag franz Verfasst am: 25. Jun 2019 16:29    Titel: Antworten mit Zitat

Die Frage 1 gab es hier schon x-mal: Suchfunktion. Volumeneinheit!
caes24
Gast





Beitrag caes24 Verfasst am: 26. Jun 2019 09:08    Titel: Antworten mit Zitat

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


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. Jun 2019 09:18    Titel: Antworten mit Zitat

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

Viele Grüße
Steffen
Gast006
Gast





Beitrag Gast006 Verfasst am: 26. Jun 2019 17:00    Titel: Antworten mit Zitat

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: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. Jun 2019 17:07    Titel: Antworten mit Zitat

Die Formel lautet , aber sonst sind Deine Ideen richtig.
Gast006
Gast





Beitrag Gast006 Verfasst am: 26. Jun 2019 17:20    Titel: Antworten mit Zitat

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: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. Jun 2019 17:23    Titel: Antworten mit Zitat

So ein Wafer ist doch einfach ein Zylinder.

PS: und ein Kubikmeter Silizium sollte schon etwas mehr wiegen als ein paar Gramm.
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 00:44    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe für die Wärmeenergie dann raus:



Dann komme ich mit allem drum und dran auf:
eine Leistung von 14724kW.
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 00:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ich meinte 1472,4 kW
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2019 09:22    Titel: Antworten mit Zitat

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
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 09:42    Titel: Antworten mit Zitat

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: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2019 09:49    Titel: Antworten mit Zitat

Das wird ja immer falscher! Zeig doch mal Deine genaue Rechnung.
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 10:01    Titel: Antworten mit Zitat

Was hast du denn raus
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2019 10:10    Titel: Antworten mit Zitat

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
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 13:52    Titel: Antworten mit Zitat

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
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 13:55    Titel: Antworten mit Zitat

52996,5kWh meine ich
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 13:57    Titel: Antworten mit Zitat

Mit dem Wirkungsgrad wäre es dann 88327,5kWh
Steffen Bühler
Moderator


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Beiträge: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2019 14:56    Titel: Antworten mit Zitat

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
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 16:09    Titel: Antworten mit Zitat

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: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 27. Jun 2019 16:16    Titel: Antworten mit Zitat

Gast006 hat Folgendes geschrieben:
Ich muss doch durch 8 sec rechnen t ist ja gegeben.

Richtig! Also sind das doch

Gast006 hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich das in Stunden umrechne dann komme ich auf darauf

Kapier ich nicht. Warum willst Du Kilowatt in Stunden umrechnen? Du hast jetzt die gesuchte Leistung des Ofens.

Ok, dann weiter mit dem Wirkungsgrad. Wenn die 14,625 kW sechzig Prozent sind (die Du ja nur herausholst), was sind dann hundert Prozent (die Du reinstecken musst)?
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 27. Jun 2019 18:10    Titel: Antworten mit Zitat

Ahh Ok ich habe vergessen das Joule ja W*s als Einheit hat
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 28. Jun 2019 00:11    Titel: Antworten mit Zitat

So jetzt habe ich für die Leistung des Ofens raus.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 28. Jun 2019 08:53    Titel: Antworten mit Zitat

Prima!

Viele Grüße
Steffen
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 28. Jun 2019 09:51    Titel: Antworten mit Zitat

Dankeschön
Gast006
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Beitrag Gast006 Verfasst am: 01. Jul 2019 17:05    Titel: Antworten mit Zitat

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: 7290

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 02. Jul 2019 09:20    Titel: Antworten mit Zitat

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