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Wärmelehre Einführung in die Wärmelehre Temperatur "Temperatur ist das, was ein Thermometer anzeigt. " Flüssigkeitsthermometer messen die Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit (Quecksilber, Alkohol). Bei der Celsiusskala erfolgte die Eichung mit dem Eispunkt (0 °C) und dem Siedepunkt (100 °C) von Wasser bei Normdruck. Symbol für Celsiustemperaturen: θ (gr. theta) Temperatur ist ein Mass für die Energie der ungeordneten Bewegung der Atome und Moleküle. Die Kelvinskala (Symbol T) beginnt dort, wo diese Bewegung ihr Minimum hat. 0 K entspricht -273. 15 °C Bei Temperaturunterschieden darf man Kelvin oder Grad Celsius verwenden: ∆θ = ∆T Bei Temperaturangaben muss man umrechnen: θ = T - T 0 Wärmeausdehnung Erhitzt man einen Stoff, so dehnt er sich (meistens) in alle Richtungen mit gleicher Rate aus. Die Ausdehnung ist näherungsweise proportional zur Temperaturerhöhung. Einführung in die Physik: Wärmelehre (Physikus Lernteil) - YouTube. Längenausdehnung: ∆l = α l ∆θ (Festkörper) Volumenausdehnung: ∆V = γ V ∆θ (Flüssigkeiten) Längen- (α) und Volumenausdehnungskoeffizienten (γ) sind Materialgrössen.
Auf diesem Prinzip basieren alle Thermometer, die eingesetzt werden. Damit auf der ganzen Welt überall eine "vergleichbare" Temperatur gemessen wird, musste noch eine offiziell gültige Temperaturskala entwickelt werden. Hierfür war ein Medium notwendig, dass leicht erhältlich war und nicht giftig ist. Diese Eigenschaft erfüllt das Wasser mehr als die meisten anderen Stoffe. Daher wurde zur Entwicklung einer Temperaturskala Wasser verwendet. Wärmelehre - Einführung, Definition, Formeln und Grundlagen. Der Schmelztemperatur und Siedetemperatur von (reinem) Wasser wurde hierfür als sogenannte Fixpunkte verwendet. Mit Hilfe dieser beiden "Messpunkte" (Schmelz- und Siedetemperatur) kann eine Temperaturskala erstellt werden, die vom subjektiven, menschlichen Empfinden unabhängig ist. Über die Jahrhunderte wurden mehrere Temperaturskalen "erschaffen", wobei jede Temperatur einer Skala in die entsprechende Temperatur der anderen Skala umgerechnet werden kann. Heute werden nur noch zwei Temperaturskalen verwendet, die Temperaturskala in Celsius und Fahrenheit.
8 kJ/kg Mit der Schmelzwärme von Eis bei 0 °C kann man Wasser von 80 °C auf 0 °C abkühlen. Das negative Vorzeichen der Erstarrungswärme zeigt an, dass die Flüssigkeit die Kondensationswärme abgeben muss, um zu erstarren. Verdampfungswärme: Q = +m L v Kondensationswärme: Q = -m L v Die spezifische Verdampfungswärme von Wasser bei 100 °C ist L v = 2. 256 MJ/kg Mischungsrechnung In einem abgeschlossenen System gleichen sich abgegebene und aufgenommene Wärmen aus: ∆Q abg + ∆Q auf = 0 Beispiel: wenig Eis aus dem Tiefkühler in viel warmes Wasser geben: c Eis m Eis (θ 0 -θ Eis) + L f m Eis + c W m Eis (θ Misch -θ 0) + c W m W (θ Misch -θ W) = 0 Eis erwärmen, Eis schmelzen, Schmelzwasser erwärmen, Wasser abkühlen. Dampfdruck Wegen der Wärmebewegung verlassen immer wieder Teilchen die Flüssigkeit. Die Energie dazu entnehmen sie der zurückbleibenden Flüssigkeit, die deshalb abkühlt ("Verdunstungskälte"). Einführung in die wärmelehre. Im Gleichgewicht verlassen gleich viele Teilchen die Flüssigkeit wie wieder kondensieren. Der Druck des Dampfes (Gas) ist ein Gleichgewichtsdruck, der nur von der Temperatur abhängt.
Man findet ihn in einer Dampfdrucktabelle. Der Dampfdruck wächst mit der Temperatur überproportional an. Wenn der Dampfdruck den Umgebungsdruck erreicht, siedet die Flüssigkeit. Deshalb hängt der Siedepunkt vom Umgebungsdruck ab (Dampfdrucktabelle in umgekehrter Richtung lesen). Luftfeuchtigkeit Die absolute Luftfeuchtigkeit (Feuchte) ist die Dichte des H 2 O-Gases im Raum. Die Sättigungsdampfdichte ist tabelliert. Die relative Feuchte ist das Verhältnis von absoluter Feucht zu Sättigungsdampfdichte. Bei 20 °C ist die Sättigungsdampfdichte 17 g/m 3. Der Taupunkt ist jene Temperatur, bei der die relative Feuchte 100% erreicht. Phasendiagramme Trägt man alle Stellen, an denen Phasenumwandlungen auftreten, in ein Diagramm ein, so erhält man ein Phasen- oder Zustandsdiagramm. Dieses Diagramm enthält z. Wärmelehre. die Dampfdruckkurve, die den Übergang flüssig-gasig beschreibt. Sie endet am kritischen Punkt. Nur unterhalb der kritischen Temperatur kann man ein Gas verflüssigen. Am Tripelpunkt können drei Phasen gleichzeitig existieren.
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Die Heizplatte hat bei beiden Experimenten die gleiche Temperatur und trotzdem sieden beide Wassermengen nach unterschiedlichen Zeiträumen. Von der Heitzplatte wird (gleiche) "Energie" an das Wasser übertragen. Die 400 ml Wasser hat im Vergleich zu den 200 ml eine größere Stoffmenge, daher muss mehr "Energie" übertragen werden bis zum Sieden. Daher dauert das Erwärmen der 400 ml-Wassermenge länger bis es siedet (als die 200 ml). Diese "Energie", die übertragen wird (um die Siedetemperatur) wird als Wärmemenge bezeichnet. Autor:, Letzte Aktualisierung: 17. Januar 2022