Wärmelehre (Thermodynamik)

Question 1

Wie entsteht der Meißner-Effekt?

Answer 1

Supraleiter -> Kälte löst Magnetfeld aus -> stößt Magnet ab -> Meißner Effekt

Question 2

Erkläre Diamagnetismus

Answer 2

Magnet anstupsen -> fällt relativ langsam um
von oben rauffallen lassen -> fällt langsam rauf

verstärkt durch Abkühlen Kupferplatte (- 196°C) -> Magnet fällt noch langsamer
-> Diamagnetismus

Question 3

Welche Aggregatzustände gibt es in der Wärmelehre

Erkläre sie anhand von Eis

Answer 3

fest, flüssig, gasförmig, supraleitend

z.B. Eis bei -50°C -(Wärme)-> Eis bis 0°C -(Wärme Q1)-> Wasser bei 0°C -(Wärme)-> Wasser bei 100°C -(Wärme Q2)-> Wasserdampf bei 100°C -(Wärme)-> Wasserdampf heißer

Q1: Schmelzwärme Q2: Verdampfungswärme

Question 4

Was passiert wenn man Stoffe mit unterschiedlicher Temperatur zusammen bringt?

Answer 4

T1+T2 T1> T2
in Kontakt bringen T1> TM > T2
-> Temperaturen gleichen sich aus

Question 5

Wie lautet die Formel für den Wärmetransport

Answer 5

Wärmetransport: deltaQ = c*m*deltaT 
deltaQ= ausgetauschte Wärmemenge
c= spezifische Wärmekapazität 
m= Masse 
deltaT = Temperaturdifferenz

Question 6

Was beschreibt Wärme? Was hat eine hohe Wärmekapazität?

Answer 6

Wasser hat eine hohe Wärmekapazität
Wärme bzw. Temperatur eines Körpers beschreibt die mittlere Bewegung der einzelnen Atome, Moleküle, Teilchen in dem Körper

Question 7

Unterschiedliche Leitung Stoffe

Answer 7

Wärmereservoir unten, darauf verschiedene Stoffe, Farbkodierung -> gelb Raumtemperatur, rot höher
Kupfer, Aluminium, Mangan, Zink, Holz, Plastik -> Wärmeleitung

Question 8

Erkläre die Brownsche Molekularbewegung

Answer 8

Teilchen in Flüssiggas stoßen, bewegen einander -> Wärme

Teilchen auf engem Raum hektischer

Question 9

Was passiert bei Erhöhung der Temperatur

Answer 9

Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Teilchen
Konvektion -> sichtbar machen
z.B. Bienenstock erzeugen Wärme durch laufen

Question 10

Wärmeleitung

Answer 10

Wärmeleitung in verschiedenen Materialien
Metall leitet Wärme besser als Holz
Wärmeleitung ist stoffspezifisch& es gibt gute& schlechte Wärmeleiter

(Isolatoren) -> schlechte Wärmeleiter zur Isolation (Tasse für Tee)

Question 11

Pferdehaar& Luft

Answer 11

Pferdehaar, Lufteinschlüsse festgehalten, Luft Isolator T2 > T1 (T1 von außen nach innen an Haut)

Question 12

Was kann bei Temperaturerhöhung noch passieren mit Stoffen?

Answer 12

Verformung (Ausdehnung) von Stoffen bei Temperaturerhöhung

Question 13

Längenänderung

Answer 13

delta l PROPORTIONAL ZU delta T

Question 14

Volumenänderung

Answer 14

delta V => delta T

Question 15

Wie lautet das ideale Gasgesetz?

Answer 15

Für Gase gilt das ideale Gasgesetz
p*V= n*R*T
p= Druck des Gases
V= Volumen der Gase
n= Stoffmenge ~ # des Teilchen des Ion
T= Temperatur des Gases
R= Gaskonstante

Atome sind punktförmig, kein Volumen, keine Interaktion außer Stöße

Question 16

Dose mit Wasser& Wasserdampf ~ 100°C in kalte Wasser drehen, was passiert ?

Answer 16

V= konst. p= konst. T ~ 100°C
T ~ 1/n
Umdrehen ins kalte Wasser stellen: V konst. n konst T runter p runter

Außendruck pA drückt Dose an

Question 17

Gib die Formel für das reale Gasgesetz an

Answer 17

(Van-der-Waals-Gesetz)
(p+(a/Vm^2)) * (Vm=b) = R*T

Vm^2 = Binnendruck
b= Kovolumen

Question 18

Phasenübergänge

Answer 18

Phasenübergänge werden damit beschreibbar (reale Gasgesetz): z.B. von gasförmig flüssig

Während des Phasenüberganges bleibt die Temperatur konstant, trotz Wärmezufuhr oder - abfuhr & beide Phasen koexistieren. Erst nach Abschluss Phasenübergangs gibt es klare Phasentrennung

Question 19

Erkläre das Gesetz anhand einer Kerze

Answer 19

z.B. Kerze, Docht brennt, nicht Wachs -> flüssig
Kerze auspusten mit Flamme drüber -> an

Flüssige Teil Wachses durch Kapillarkräfte hochgezogen, Dampf strömt aus -> Dampf entzündet -> zu Docht
fest -> flüssig -> gasförmig -> brennt

Einfluss von Druck auf Aggregatzustand
Phasendiagramm beschreibt die Abhängigkeit von Druck & Temperatur für Druck

Question 20

Sieden unter vermindertem Druck

Answer 20

Bsp. Glaskolben Flüssigkeit innen Gasvolumen kühlt ab -> Druck runter -> verdampft Flüssigkeit
Stopfen
erstarren ist Druckabhängig

Question 21

Phasenübergänge

Answer 21

beim Phasenübergang
fest -> flüssig + deltaQ : Schmelzwärme
flüssig -> gasförmig +deltaQ: Verdampfungswärme
flüssig -> fest -deltaQ: Schmelzwärme
gasförmig -> flüssig -deltaQ: Verdampfungswärme

Question 22

Pferd mit nassem fell

Answer 22

Wasser verdampft; Verdampfungswärme wird Pferd (Haut) entzogen -> Abkühlen Pferdehaut

Question 23

Erkläre Nebelbildung

Answer 23

Nebelbildung:
Flasche Wasser schütteln, Druck erhöhen mit Pumpe, klar
Deckel ab -> Druck sinkt , Temperatur sinkt -> Nebel

Pumpen: p steigt, T steigt, mehr H2O- Ethanoldampf erzeugt
Öffnen: p sinkt, T sinkt -> Nebelbildung -> übersättigter Dampf

Question 24

Kühlfalle

Answer 24

Ast, am Abend Nebel, Umkreis Ast -> Feuchtigkeit zu Ast (da dieser kühler) -> “Kühlfalle”

Question 25

Adiabatische Zustandsänderung

Answer 25

Druck erhöhen führt bei konstanter V zu Temperaturerhöhung

Das Volumen verringern& damit Druck& Temperatur erhöhen (Adiabatische Zustandsänderung):
Prozess so schnell, dass kein Wärmeaustausch mit Umgebung stattfindet

Question 26

Druckluftfeuerzeug

Answer 26

Druckluftfeuerzeug -> Zylinder schnell in Reagenzglas gedrückt “Explosion”

V wird komprimiert

Question 27

Bleiglocke

Answer 27

Bleiglocke Klang verändert durch gekühlten Stickstoff

Müssen nicht können:
T2/T1= (V1/V2)^y^-1
y = 1,4 V2= 1/20 V1 V1 -> T2 = T1(20)^0,4 mit T1= 293K (20°C) -> T2 = 971K