Thermodynamik

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Thermodynamik

Gabriela Hasler
Lektion 18.10.2016

Vortrag von Tobija:
Thema: Wie man einen Luftballon zum Schweben bringt -> dass es nicht steigt und nicht sinkt


Beginn mit dem neuen Thema Thermodynamik

1. Versuch
Zwei Gefässe, eines aus Kunststoff, das andere aus Glas, sind beide mit eingefärbtem Wasser gefüllt. Beide sind luftdicht verschlossen, mit Ausnahme von einem langen Röhrchen. Sie stehen in einem grösseren Gefäss, das kaltes Wasser enthält.
Giesst man nun heisses Wasser in das grosse Gefäss, lässt sich beobachten, dass der Wasserpegel im Glasgefäss steigt und im Plastikgefäss sinkt.
Die Ursache dafür ist die Bewegung der Moleküle. Sie wird schneller und braucht im Verhältnis mehr Platz, je wärmer der Stoff ist. Stoffe dehnen sich also aus, aber nicht alle gleich stark. Es hängt davon ab, wie fest die Moleküle des Stoffes aneinander gebunden sind. Da sich Kunststoff bei Wärmeeinfluss viel mehr ausdehnt als Glas, sinkt in diesem Gefäss der Wasserspiegel.

2.Versuch
Ein Kupferdraht wird zwischen zwei Halterungsstäben aufgespannt und an ein Netzgerät angeschlossen. In der Mitte auf dem Draht, liegt ein gefaltetes Stück Papier.
Setzt man den Draht nun unter Spannung, kann man erkennen, dass das Papierstück sinkt und der Draht nicht mehr gespannt ist. Würde man den Strom nun nicht abschalten, liesse sich beobachten, dass der Draht zu glühen beginnt. Schaltet man den Strom aber aus, sieht man, dass der Draht sich fast augenblicklich wieder in die Ausgangsposition zurückzieht.
Wenn der Kupferdraht von Strom durchflossen wird, erhitzt er sich. Grund dafür sind die Elektronen, die beim Durchfliessen des Drahtes mit den Atomen der Moleküle zusammenstossen und Reibung und Wärme erzeugen. Die Wirkung der Wärme kennen wir ja bereits: Die Molekülbewegung wird grösser - der Stoff dehnt sich aus, der Draht wird also länger. Kühlt er wieder ab, wird die Bewegung der Moleküle wieder kleiner und der Draht wieder kürzer.

3. Versuch
Über einem Bunsenbrenner wird ein Gefäss mit Wasser aufgestellt. Dieses ist mit einem Schlauch "verschlossen", der zu einem Rohr aus Kupfer führt. An dem Kupferrohr ist ein kleiner Zapfen befestigt, der auf einen Messzeiger drückt.
Der Bunsenbrenner wird angezündet. Schon nach kurzer Zeit beginnt das Wasser zu kochen und der Wasserdampf zieht durch den Schlauch ab. Der Messzeiger bei dem Kupferrohr steigt langsam und zeigt uns in Millimeter an, wieviel länger das Kupferrohr geworden ist.
Aus der Anfangslänge des Kupferrohrs, der Anfangs- und der Endtemperatur und dem Längenunterschied, den es gibt, lässt sich jetzt der Längenausdehnungskoeffizient von Kupfer berechnen.
Das ist aber allein mit Worten schwer zu erklären und leider ist meine Skizze dazu ein einziges Gekritzel...


Die Temperatur wird mit dem Buchstaben T abgekürzt. Manchmal braucht man auch den griechischen Buchstaben Theta, allerdings nur für Angaben in °C.
Der absolute Nullpunkt, also der Punkt, wo die Molekülbewegung auf das Minimum zurückgegangen ist, liegt bei -273,15°C, was 0K entspricht. 0°C entsprechen also 273,15K.
Wärme geht stets vom wärmeren zum kälteren Stoff über.

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Re: Thermodynamik

Noé_Inniger
Lektion 24.08.16
von Noé Inniger

Experiment Galileothermometer:

Im Experiment wurde uns ein Galileothermometer gezeigt. Dieses besteht aus einem geschlossenem, hohlen Glaszylinder, welcher oben zu einem Spitz verläuft. Darin ist eine Flüssigkeit vorhanden. Ausserdem schwimmen in dieser Flüssigkeit Glaskugeln mit einer anderen Flüssigkeit welche Rot eingefärbt ist. Wenn man nun das Thermometer von aussen erhitzt, sinken die verschiedenen Glaskugeln nach und nach herunter. Im Normalfall sollte jetzt von der obersten Kugel die aktuelle Temperatur abgelesen werden können.

Funktion:
Die Dichte der äusseren Flüssigkeit im Zylinder wird Kleiner, da sie sich ausdeht (Die Dichte ist der Quotient aus der Masse und dem Volumen, spricht: m/V). Somit nimmt auch die Auftriebskraft der Glaskugeln ab und die Kugeln deren Gewichtskraft nun höher ist alls die Auftriebskraft sinken.


Ausdehnung von Stoffen:

Die Ausdehnung von Stoffen ist abhängig von deren Anfangslänge (bzw. Anfangsvolumen, dem Längenausdehnungskoeffizent α (bzw. dem Volumenausdehnungskoeffizient ɣ) und von der Temperaturdifferenz ΔT.

Δl =l0*α*ΔT
























Dichte bei Temperaturänderung:

Die Dichte ist abhängig von der Anfangsdichte, dem Volumenausdehnungskoeffizientender Temperaturdifferenz.


Vortrag:

David hielt einen Vortrag über das Aufschrumpf-Verfahren

Hausaufgaben Besprechung:

Wir haben gemeinsam die Aufgaben A7, A15 und A2 besprochen. Ergänzende Informationen von Herrn Mäder sind auf OneDrive zu finden unter: https://onedrive.live.com/view.aspx?resid=D30D6153F1A37A72!539&ithint=onenote%2c&app=OneNote&authkey=!ALCvrcNkkEDGtsE

Als Hausaufgabe haben wir Aufgaben A10, A12 und A15 bekommen
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Re: Thermodynamik

Simon Methner
Als Antwort auf diesen Beitrag von Gabriela Hasler
Lektion 7.11.2016

Gasgesetz: Masse-Zugabe-Entnahme

Herr Mäder zeigte uns anfangs Lektion ein paar Bilder von Gaskraftwerken und deren Speicher. Dessen darin enthaltene Masse an Gas sollten wir ende Lektion ausrechnen können, mit den notwendigen Angaben.

Vortrag:
Lukas Marti hielt einen Vortrag über das Entweichen von Luft in seinem Zimmer. Er berechnete die Entwichene Luft bei angestiegener Temperatur.

Versuch Glaskugel: 
Von einer Glaskugel, welche mit Umgebungsdruck (Luft) "gefüllt" war, wurde die Masse gemessen. Danach baute man den Druck in der Kugel mittels Kompressor auf. Die nun gemessene Masse war um 0.55g grösser. Doch wir wollten dies berechnen und dazu schauten wir die Normbedingung und das dazugehörige Lösungsschema an (siehe S.54-56). Nun waren wir bereit das soeben gelernte an dem Versuch anzuwenden.

Rechnung zu Versuch: Glaskugel
Die Masse musste man mit der Dichte der Luft ausrechnen, da diese aber mit gewissen Werten genormt ist (siehe direkt unter Überschrift/Formelsammlung), musste man zuerst das Normvolumen ausrechnen. Dazu wird die Gasformel benutzt. Um aber jetzt die Differenz der Masse in der Ausgangs-und Schlusssituation (Druck in der Kugel erhöht) heraus zu finden, musste die Masse der beiden Situationen berechnet werden, wie im oben stehenden Bild. Dazu musste das Normvolumen benutzt werden. Schlussendlich konnte so die Differenz der Masse der zwei Situationen berechnet werden: Bei der Berechnung nahm die Masse durch das erhöhen des Druckes in der Kugel um 0.597g zu und in der Messung um 0.55g.

Nach diesem Versuch konnten wir Aufgaben lösen. Aufgabe 29 und 31 wurden im Plenum gelöst (Lösungen auf http://www.rmaeder.com nachschlagbar).

Fazit der Lektion:
Wir lernten die Normbedingung kennen wodurch wir nun die Dichte der Gase für Berechnungen nutzen können.

Hausaufgaben:
Physikbuch bis S.56 repetieren und Aufgaben 29.30 und 31 lösen.
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Re: Thermodynamik

Schäfer Lars
Lektion 5.12.2016

Input Herr Mäder:
Herr Mäder erzählte uns, dass man in seinem Fitnessstudio, um zu Duschen 50 Rappen bezahlen muss. Er wollte von uns wissen, ob dieser Preis gerechtfertigt ist. Herr Mäder erhitzte dazu jeweils 500g Wasser auf verschiedene Arten.
Wir erhitzen das Wasser mit folgenden Dingen: Wasserkocher, Pfanne und mit einem Bunsenbrenner.
Aufgenommene Wärme:
Wir errechneten zuerst wie viel Energie aufgenommen wird bis das Wasser zum Sieden beginnt. Am meisten Energie war bei der Pfanne nötig.
Q=m*c*∆T       Ist die Formel um die aufgenommene Energie zu berechnen.
Benötigte Energie:
Die Benötigte Energie wird wie folgt Berechnet:    E=P*∆t  mit der Benötigten Energie und der Aufgenommenen Wärme können wir danach den Wirkungsgrad Bestimmen
Wirkungsgrad:
Der Wirkungsgrad η=Q/∆E   Wird in Prozent bestimmt
Hausaufgaben
Die Hausaufgaben auf den 12.12.2016 sind: Afg;36;37;39;47;49 und im Buch bis Seite 66 Lesen.


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Re: Thermodynamik

Loris Wss
Als Antwort auf diesen Beitrag von Gabriela Hasler
Physik-Lektion vom 19.12.2016

Vortrag Lorenz Widmer
Thema: Heizen mit Dampf

Vortrag Nicola Pulverenti
Thema: Erwärmung einer Heimsolaranlage

In dieser Lektion machten wir ein Experiment. Es ging darum, die Mischtemperatur eines Caffé Freddo's zu bestimmen, welches aus heissem Kaffe, Eis und Milch bestand.

Wir begannen damit, auf einem Diagramm die Einzelnen Temperaturveränderungen der Zutaten einzuzeichnen, damit man nachher kein Durcheinander mit den Vorzeichen bekommt. Danach bestimmten wir die Wärmekapazität der Zutaten und der Thermoskanne und besprachen noch kurz den Ablauf, damit man nicht plötzlich vergisst eine Zutat zu wiegen oder ähnliches. Danach bereiteten wir das Getränk zu und massen dabei jeweils die Temperatur und das Gewicht der einzelnen zutaten und schrieben diese auf.

Danach stellten wir die Formel auf Q1+Q2+Q3+Q4=0
In dieser Formel konnten wir dann die einzelnen Werte einsetzen. Dabei konnte anstelle von ΔT (ϑmisch+Anfangstemperatur) eingesetzt werden. Danach setzten wir alle Werte ein und stellten die Formel mit dem Taschenrechner nach ϑmisch um. Bei unserem Beispiel ergab dies 33.39°C doch gemessen haben wir 32°C. Dies kannden Grund haben, dass beim umschütten oder einfach allgemein Wärme an die Umgebung abgegeben wurde.

Die Schwierigkeiten bei dieser Aufgabe waren:
-Den Ablauf genau einzuhalten
-Die Schmelzwärme des Eises mit einzurechnen
-Beim Einsetzen von ϑMisch die Temperaturen die kleiner als die Mischtemperatur sind zu negieren
-Die Thermoskanne mit einberechnen
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Cyril Zumofen

Kühlen mit Eis/Praktikum
Als Antwort auf diesen Beitrag von Gabriela Hasler
Forum Eintrag zur Lektion vom 09.01.2017

Thema: Kühlen mit Eis / Praktikum

Praktikum:
Wir haben einen Postenlauf mit 5 Posten gemacht. Für jeden Posten hatten wir 5 Minuten Zeit um die jeweilige Aufgabe zu lösen. Alle Posten waren zum Thema der Wärmelehre und sollten zur Repetition für die in der übernächsten Woche stattfindende Prüfung dienen.

Vortrag:
Zum Thema „Kühlen mit Eis“ haben wir eine Vortrag von Kilian Zaugg gehört:

Versuch des Vortrags:
Wie viel Eis wird benötigt um 5 Liter Wasser von 75°C auf 25°C abzukühlen?

Werte:
Wasser Anfangstemperatur: 75°C
Wasser Endtemperatur:        25°C
Eis Temperatur:               -15°C

Erwärmung von Eis:
Eis auf 0°C: Q1= mEis ∙ cEis ∙ ∆T
Eis Phasenübergang: Q2 =mEis ∙ lf
Eis/Wasser auf 25°C: Q3 =mEis ∙ cWasser ∙ ∆T

Abkühlung des Wasser:
Wasser wird abgekühlt => QWasser wird Minus gerechnet

Wasser auf 25°C: QWasser =mWasser ∙ cWasser ∙ ∆T

Formelzusammensetzung:
mEis ∙ cEis ∙ ∆TEis + mEis ∙ lf + mEis ∙ cWasser ∙ ∆TWasser - mWasser ∙ cWasser ∙ ∆TWasser = 0

Formel nach m_Eis umstellen:
mEis = (mWasser ∙ cWasser ∙ 50K) / (cEis ∙ 15K + Lf + cWasser ∙ 25K)

Zahlen einsetzen:
mEis = (5kg ∙ 4.182 kJ / (kg ∙ K)∙ 50K) / (2.1 kJ / (kg ∙ K)∙ 15K + 333.8 kJ/kg + 4.182 kJ/(kg ∙ K)∙ 25K)
mEis = 2.225kg

Film:
Wir haben einen halbstündigen Film zur Einführung ins neue Thema der Kernkraftwerke geschaut. Die Filmdokumentation handelt von den AKW's in Deutschland, mit Interviews seiner Befürworter und Gegner der Atomenergie. Wären des Films wurden die Zeugnisnoten besprochen.

Aufgaben:
Nach dem Film haben wir den Auftrag erhalten Aufgaben im Dossier zu lösen.

Hausaufgaben:
Als Hausaufgabe müssen wir die Aufgabe Nr. 42 im Dossier lösen falls wir diese noch nicht gelöst haben.