| Autor |
Nachricht |
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
 isi1 Verfasst am: 13. Jul 2022 18:56 Titel: Mischungstemperatur von Eis und kochendem Wasser |
 |
|
Da gerade wieder einmal Mischungstemperaturen gefragt sind, nur so zur Unterhaltung:
Eine schwere Aufgabe, die 95% der neuen Studenten (mit Physik-Leistungskurs) nicht geschafft haben sollen, obwohl nur der Rechenweg und die zu berücksichtigen physikalischen Effekte aufzuführen waren.
Wenn man in einem Münchner Labor 1 L kochendes Wasser und 1 L Eis mit -20 °C mischt, wie berechnet man die Mischungstemperatur ?
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
 |
willyengland
Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 676
|
| willyengland Verfasst am: 14. Jul 2022 13:32 Titel: |
|
|
40°?
_________________
Gruß Willy |
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 14. Jul 2022 13:48 Titel: |
|
|
| willyengland hat Folgendes geschrieben: | | 40°? |
Die meisten haben einfach 100° und -20° gemittelt und 100 - 120/2 = 40° rausbekommen.
Ein weiterer Teil hat noch zusätzlich -80° für die Schmelzwärme der einen Hälfte berücksichtigt, was dann zum Mittel aus +100° und -100° also 0 ° führt.
Lauter "Grundschulergebnisse" - alles ganz weit von wirklicher Physik entfernt.
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
|
willyengland
Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 676
|
| willyengland Verfasst am: 14. Jul 2022 14:48 Titel: |
|
|
Ich habe einfach so gerechnet, als würde man zwei Flüssigkeiten mischen.
Schmelzwärme habe ich nicht bedacht. Muss man die auswendig wissen?
Ist 0° also die korrekte Lösung?
_________________
Gruß Willy |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5867
|
| Myon Verfasst am: 14. Jul 2022 15:11 Titel: |
|
|
|
Die Frage ist, was unter "1L Eis" verstanden wird. 1L Eis entspräche etwa 0.918L Wasser. Um diese Menge Eis aufzuwärmen und zu schmelzen, muss das kochende Wasser um etwa 82.4° abgekühlt werden. Die Mischtemperatur am Ende beträgt, Rechenfehler vorbehalten, etwa 9.2°C. Eine genauere Rechnung müsste noch den Siedepunkt auf der Höhe des Münchner Labors berücksichtigen. |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
|
| DrStupid Verfasst am: 14. Jul 2022 16:11 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | 1L Eis entspräche etwa 0.918L Wasser. |
Das würde es, wenn beide eine Temperatur von 0 °C hätten. Tatsächlich beträgt das Masserverhältnis 0,963.
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Eine genauere Rechnung müsste noch den Siedepunkt auf der Höhe des Münchner Labors berücksichtigen. |
Dazu müsste man nicht nur den Ort, sondern auch die Zeit kennen. Der Luftdruck ist ja schließlich nicht konstant. Man könnte hier bestenfalls einen statistischen Mittelwert verwenden. Vielleicht kennt ja jemand entsprechende Wetterarchive.
Was man allerdings berücksichtigen muss, ist die Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazität. Dazu suche ich gerade entsprechende Werte. Für flüssiges Wasser kann ich NIST verwendet. Für Eis gibt es zumindest Tabellenwerte. |
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 14. Jul 2022 17:00 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | o 1L Eis entspräche etwa 0.918L Wasser
o Siedepunkt auf der Höhe des Münchner Labors berücksichtigen. |
Genau, Myon und DrStupid, sehr gut. Auf diese Eigenschaften kam es dem Physikprof. an.
Und was DrStupid erwähnte:
o Eis speichert mit der Temperatur nur halb soviel Energie pro Grad wie Wasser
o Auch ist diese Speicherfähigkeit temperaturabhängig
Fehlt noch:
o Wasser hat in München beim Siedepunkt weniger als 1 kg/L (Wärmeausdehnung)
Der Professor hatte nicht verlangt, die diversen Materialeigenschaften zu wissen, die man in einem Physiktabellenbuch nachschlagen müsste. Deshalb war nur gefragt, wie man das berechnet, d.h. welche physikalischen Eigenschaften bei dieser Aufgabe berücksichtigt werden sollten.
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ
Zuletzt bearbeitet von isi1 am 14. Jul 2022 17:11, insgesamt 2-mal bearbeitet |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5867
|
| Myon Verfasst am: 14. Jul 2022 17:08 Titel: |
|
|
|
Stimmt. Dass die spez. Wärme von Eis geringer ist als diejenige von Wasser hatte ich berücksichtigt, aber nicht, dass die Dichte von Wasser über 4% abnimmt mit der Temperatur. |
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 14. Jul 2022 17:13 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Stimmt. Dass die spez. Wärme von Eis geringer ist als diejenige von Wasser hatte ich berücksichtigt, aber nicht, dass die Dichte von Wasser über 4% abnimmt mit der Temperatur. |
Egal, dem Prof. kam es nur darauf an, den angehenden Studenten zu zeigen, was 'physikalisch zu denken' heißt. Und das habt Ihr glänzend gezeigt.
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
|
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 14. Jul 2022 17:49 Titel: |
|
|
Das ist ja eine Meisterleistung, vielen Dank, DrStupid, jetzt wissen wir die Mischungstemperatur genau.
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
|
| DrStupid Verfasst am: 14. Jul 2022 18:12 Titel: |
|
|
| isi1 hat Folgendes geschrieben: | | Das ist ja eine Meisterleistung, vielen Dank, DrStupid, jetzt wissen wir die Mischungstemperatur genau. |
Nicht wirklich. Ich habe einen Rechenfehler gefunden. Nach der Korrektur sind es nur noch 7,3 °C. Weitere Fehler sind nicht auszuschließen. |
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 14. Jul 2022 18:22 Titel: |
|
|
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Nicht wirklich. Ich habe einen Rechenfehler gefunden. Nach der Korrektur sind es nur noch 7,3 °C. Weitere Fehler sind nicht auszuschließen. |
Das zeichnet die Physiker aus: Ständig auch die eigenen Ergebnisse anzweifeln!
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
|
willyengland
Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 676
|
| willyengland Verfasst am: 14. Jul 2022 19:01 Titel: |
|
|
Alles nur Theorie! 
_________________
Gruß Willy |
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 14. Jul 2022 19:36 Titel: |
|
|
| willyengland hat Folgendes geschrieben: | | Alles nur Theorie! :D |
Steht ja in #1, dass es eine schwere Aufgabe (zur Unterhaltung) ist.
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
|
Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
|
| Steffen Bühler Verfasst am: 14. Jul 2022 20:34 Titel: |
|
|
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | …lag der Luftdruck in München in den letzten 10 Jahren zwischen 967 hPa und 1058 hPa und pendelt um den Mittelwert von rund 1020 hPa. |
Die Meteorologen nehmen allerdings den auf Meereshöhe runtergerechneten Luftdruck. München liegt 500 Meter höher, der wahre Luftdruck dort ist also niedriger. Siehe z.B. Wiki.
Viele Grüße
Steffen |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
|
| DrStupid Verfasst am: 15. Jul 2022 09:54 Titel: |
|
|
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Die Meteorologen nehmen allerdings den auf Meereshöhe runtergerechneten Luftdruck. |
Das ist ja hinterhältig! Ich hatte mich schon gewundert, warum in München Normaldruck herrscht. Wenn ich den angegebenen Luftdruck auf 500 m Höhe zurückrechne, dann komme ich auf 963 hPa. Damit kocht Wasser bei 98,5 °C und die Mischtemperatur liegt nach meiner Rechnung bei 6,6 °C. |
|
|
Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
|
| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Jul 2022 11:01 Titel: |
|
|
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Das ist ja hinterhältig! |
Nicht wahr? Aber wie sollen sie sonst ihre Isobaren zeichnen. Flashback: ein alter Mann malt in den 60ern nach der Tagesschau mit quietschender Kreide die Wetterkarte...
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | dann komme ich auf 963 hPa |
Ja, sowas in der Richtung zeigt meine Wetterstation auch an, wenn ich die Batterien gewechselt und die Höhe noch nicht eingegeben habe. |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
|
| DrStupid Verfasst am: 15. Jul 2022 12:15 Titel: |
|
|
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Aber wie sollen sie sonst ihre Isobaren zeichnen. |
So wie normale Menschen: um die Berge herum.
Ich habe übrigens ausgerechnet, dass das Eis ab ca. 5,4 km Höhe nicht mehr komplett auftaut. |
|
|
WAFFenmeister
Gast
|
| WAFFenmeister Verfasst am: 15. Jul 2022 16:19 Titel: |
|
|
|
wow das ist ja richtige raketenwissenschaft. Dass 95 % der studenten das falsch machen zeigt wie recht die PISA studie doch gehabt hat. |
|
|
isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
|
| isi1 Verfasst am: 15. Jul 2022 16:36 Titel: |
|
|
| WAFFenmeister hat Folgendes geschrieben: | | zeigt wie recht die PISA studie doch gehabt hat. |
So schlimm ist es nicht, WAFFenmeister, denn die mit Leistungskurs Physik wissen sicher all die Einzelheiten und können auch erklären, warum das so ist. Die ersten Tage in der Uni sind eben extrem aufregend, was das präzise und ruhige Nachdenken wohl etwas erschwert.
Manch einer der Professoren will die Studenten eben etwas drastisch auf die gewachsenen Anforderungen vorbereiten (und hat seinen Spaß daran).
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
|
| DrStupid Verfasst am: 15. Jul 2022 22:03 Titel: |
|
|
| isi1 hat Folgendes geschrieben: | | Die ersten Tage in der Uni sind eben extrem aufregend, was das präzise und ruhige Nachdenken wohl etwas erschwert. |
Dann kommt es noch darauf an, was man vorher gemacht hat. Nach zwei Jahren Armee hatte ich so gut wie alles vergessen. Nach ein paar Wochen war dann aber auch alles wieder da. Deshalb würde ich so einem Test zu Beginn des Studiums auch nicht viel Bedeutung beimessen. Da geht es nur darum, den Studenten zu zeigen, dass sie jetzt ein paar Gänge höher schalten müssen. |
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
