Wärmelehre

Question 1

Beschreibe die Wärmeausdehnung in Stichpunkten.

Answer 1

• Körper verändern ihr Volumen bei Temperaturveränderung
• sie dehnen sich aus bei Temperatursteigung
• sie ziehen sich zusammen bei Temperatursenkung

Question 2

Wie unterscheiden sich die Auswirkungen der Wärmeausdehnung bei den verschiedenen Aggregatzuständen?

Answer 2

• Gase haben das höchste Ausdehnungspotenzial und gehorchen dabei i.d.R. der Ideal-Gas-Gleichung
  
  • α für alle Gase gleich 1/273 ; im Bereich 10^-3
• Flüssigkeiten dehnen sich kaum aus
  
  • α-im Bereich von 10^-4
• Feste Körper noch geringer, wobei sich gute Wärmeleiter, wie Metalle, in aller Regel stärker ausdehnen.
  
  • α im Bereich 10^-5

Question 3

Beschreibe die Formel zur Wärmeausdehnung.

Answer 3

• ΔL = α * L_i * ΔT - Längenausdehnung
• ΔV = 3α * V_i * ΔT - Volumenausdehnung
• α = Längenausdehnungskoeffizient
• γ = 3α = Raumausdehnungskoeffizient
• Die Längenausdehnung ist eine empirische Formel
  
  • Die Raumausdehnung wird durch Taylor-Reihe von der Längenausdehnung hergeleitet (siehe Anhang).
• Da beide Formel auf Näherungen beruhen, haben sie nur einen eingeschränkten Definitionsbereich

Question 4

Was versteht man unter Wärmemenge und wie verhält sie sich?

Answer 4

• Die Energie, die einem Stoff zugeführt werden muss, um einen bestimmten Temperaturunterschied zu erreichen
• abhängig von der Masse/Menge des Stoffes
• direkt linear proportional zu Menge und Temperaturunterschied
• Proportionalitätsfaktor ist die spezifische Wärmekapazität: c
• c ist natürlich leicht Temperaturabhängig

Question 5

Was benötigt man um ein Thermometer herzustellen?

Answer 5

• Zwei Temperaturen (Fundamentalpunkte), die unabhängig von der Messung reproduzierbar sind
• eine gleichmäßige Graduierung dieses Bereichs (Fundamentalabstand)
• Die Eichvorschrift besagt, dass alle Thermometer in ihren Angaben übereinstimmen müssen
• Weil gamma nicht über den ganzen Fundamentalabstand konstant ist, ist ein grad nicht immer ein 1/100 des Fundamentalabstands

Question 6

Spezifische Wärmekapazität von Wasser?

Answer 6

• Flüssig: 4,187 kJ/(kg*K)
• Fest: 2,093 kJ/(kg*K)

Question 7

Wie heißen die Temperaturen, bei denen Körper vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergehen?

Answer 7

• Schmelztemperatur
• Erstarrungstemperatur

Question 8

Wie verhält sich zugeführte Energie beim Übergang von Aggregatzuständen?

Answer 8

• Die Energie wird einzig für die Auflösung oder die Errichtung der Molekularverbindungen gebraucht und erhöht nicht die Kinetische Energie der Moleküle.
• Die Temperatur wird dadurch konstant gehalten, bis sich der Vorgang komplett vollzogen hat.

Question 9

Was versteht man unter spezifischer Schmelzwärme?

Answer 9

• Die Wärme, die benötigt wird um 1 g eines Stoffes vom festen in den flüssigen Zustand zu versetzen.
• Es handelt sich um eine stoffabhängige Konstante
• bezeichnet ist sie als σ

Question 10

Wie verhält sich das Volumen eines Stoffes beim Erstarren/Schmelzen

Answer 10

• Beim Schmelzen ziehen sich Stoffe zusammen
  
  • Die Moleküle binden sich gegenseitig und schränken ihre Bewegungsfreiheit ein
• Beim Erstarren dehnen sie sich aus
  
  • Die Bindungen lösen sich auf und erlauben den Molekülen größere Bewegungsfreiheit

Question 11

Warum platzen Gefäße, wenn Wasser in ihnen gefriert?

Answer 11

Weil sich das Wasser beim Gefrieren ausdehnt

Question 12

Wie nennt man die Temperaturen, bei denen sich Aggregatzustände ändern?

Answer 12

• Schmelztemperatur (Erstarrungstemperatur)
• Siedetemperatur (Kondensationstemperatur)

Question 13

Welche drei Aggregatzustände unterscheidet man?

Answer 13

• Fest
• Flüssig
• Gasförmig

Question 14

Wie heißen die Übergänge der Aggregatzustände?

Answer 14

• Erstarren, Schmelzen
• Verdampfen, Kondensieren
• Sublimieren, Kristallisieren