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Physics

University, School

BRG Viktring Klagenfurt

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Physik-Schulauf­gab­e 2 Wärmelehre 1.1 Benenne die Teile a) bis g) des abgebildeten Viertakt-Ottomo­tor­s a) Zündkerze; b) Auslassventil; c) Pleuel(-Stange)­ d)Kurbelwelle; e) Nockenwelle; f) Kolben; g) Zylinderdeckel 1.2 Beschreibe ausführlich den Arbeitstakt (Verbrennungsta­kt) - Ventile geschlossen, Zündkerze zündet das Gemisch am Totpunkt; Volumen steigt, p steigt (von 20° C auf 700°C; von 100 bar auf 50 bar). Das Gas drückt den Kolben abwärts, V steigt, p fällt (4 bar), V fällt (400°C) 1.3 Benenne alle Takte dieses…
Chemieheft – 8b Die Eigenschaften von Stoffen Mit dem Begriff Stoff wird nicht nur das Material bezeichnet, aus dem feste Gegenstände (z.B. Glas, Holz, Metall) bestehen, sondern durch Flüssigkeiten (z.B. Wasser, Benzin) und Gase (Helium) sind Stoffe. Stoffe erkennen wir an charakteristisc­hen Eigenschaften: Beispiel: Eigenschaften des Stoffs Wasser: flüssig farblos, geruchlos nicht brennbar nicht giftig Sieder Temperatur: 100°C Gefriertemperat­ur: 0°C Dichte 1g/cm3 Härte Die Dichte als spezifische Stoffeigenschaf­t…

Die Wärmelehre


Inhalt

1. Aggregatzustände. 2

2. Wärmekraftmaschinen. 5

3. Wärmeausbreitung. 8

1. Aggregatzustände:


Änderung der Aggregatzustände:

-       durch Temperatur
Durch die Erwärmung schwingen die Teilchen schneller à die Kohäsionskräfte werden überwunden.
Fest: Starke Kohäsionskräfte
Flüssig: schwache Kohäsionskräfte, Teilchen schwingen stärker
Gasförmig: Ekin der Teilchen nimmt zu à überwinden Kohäsionskräfte à Teilchen reißen sich los

-       durch Druck
(Bsp.: Flüssiggaslagerung: es braucht dicke Stahlflaschen, die dem Druck standhalten; Schnellkochtopf; Eislaufen und Schifahren à Kufe/Schi übt großen Druck auf Eis aus, deshalb wird das Eis flüssig, und man kann sich bewegen)


Spezifische Wärme


= Wärmemenge, die nötig ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 °C zu erhitzen.


Wasser hat eine relativ hohe spezifische Wärme

-       Wasser ist ein gutes Kühlmittel. Es kann viel Wärme aufnehmen, ohne dass es selber viel wärmer wird.

-       Wasser ist ein guter Wärmespeicher (wird z.B. beim Heizkörper oder Wärmeflasche genutzt)

-       Wasser hat eine wichtige Funktion fürs Klima: Regen


Schmelzwärme


= die Wärme, die erforderlich ist, um ein kg eines Stoffes zu schmelzen, wenn die Schmelztemperatur bereits erreicht ist.


Verdampfungswärme


= die Wärme, die erforderlich ist, um ein kg eines Stoffes zu verdampfen, wenn die Siedetemperatur bereits erreicht ist.


Kompressorkühlschrank


Verdampfer:

Flüssigkeit (Kühlmittel) verdampft à entzieht im Innenraum des Kühlschrankes Verdampfungswärme.


Kondensator:

Das Kühlmittel wird durch Kompressionen verflüssigt à Kondensationswärme wird durch die Kühlrippen an die Umgebung abgegeben.


Kältemittel: z.B. Ammoniak, Kohlenwasserstoffe,… (müssen niedrigen Siedepunkt haben à -100 °C bis 25 °C)


2. Wärmekraftmaschinen


z.B. Motoren


Wärmeenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt.


Arbeitsauftrag: Wärmekraftmaschinen

1. Beschreibe die 4 Takte des Viertaktmotors:


1. Takt (Ansaugen): Der Kolben saugt das Benzin-Luft-Gemisch vom Vergaser in den Zylinder.

2. Takt (Verdichten): Der Kolben presst das Gasgemisch zusammen.

3. Takt (Arbeiten): Der Funke einer Zündkerze entzündet das Gasgemisch. Es verbrennt explosionsartig, der Kolben wird nach unten gedrückt, das Gas verr.....[read full text]

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Hubraum bei normalen Autos: ca. 1 Liter, bei Rennautos bis zu 3 Liter


Oktanzahl: Maß für die Klopffestigkeit des Treibstoffes

Unterschiedliche Treibstoffarten

ROZ 91 à normal Benzin

ROZ 95 à Super

ROZ 98 à Super plus

(ROZ = Research Oktanzahl)


Wenn man zu niedrige Oktanzahl verwendet, klopft es im Motor.


Zweitaktmotor: siehe Arbeitsblatt


3. Wärmeausbreitung


3 Arten:

Wärmeströmung à die Teilchen verlassen ihren Platz und steigen hinauf (warme Luft steigt auf) (z.B.: Heizung, Wetter)


Wärmeleitung à die Teilchen schwingen stärker, die benachbarten Teilchen werden dadurch auch in Schwingung versetzt, die Teilchen verändern den Platz aber nicht (z.B.: in Metallen)


Wärmestrahlung à Infrarotstrahlung, elektromagnetische Wellen, die abgegeben werden (z.B.: Glühbirne, Sonne)


a) Die Wärmeleitung


Wärmeleitung erfolgt immer von Bereichen mit hoher Temperatur zu Bereichen mit niedriger Temperatur.

Verschiedene Stoffe zeigen unterschiedli.....

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3.   Wie reguliert der Seehund seine Köpertemperatur bzw. wie verhindert er einen Hitzestau (ABB3)?
Wenn es kalt ist, werden die Oberflächennahen Blutgefäße nicht stark durchblutet. An Land wenn es warm ist werden auch die Oberflächennahen Blutgefäße durchblutet.

Wenn er die Wärme nicht abgeben könnte, würde es zu einem Hitzestau führen.

 

4.   Warum kommen Fische ohne Fettschicht aus?
Weil sie Kaltblüter sind (sie müssen keine konstante Körpertemperatur halten).


K-Wert Berechnung:


[k] (Kelvin) = W/m²*K


Ergebnis à große Zahl (große Verluste), kleine Zahl (kleine Verluste)


b) Wärmeströmung


Die Teilchen bewegen sich weg von ihrem ursprünglichen Platz à es kommt zu einem Transport von Materie.


Warme Luft ist leichter à warme Flüssigkeiten oder Gase steigen auf


Meeresströmungen und Luftströmungen (Bsp. Golfstrom)

Wasser wird erhitzt, warmes Wasser steigt auf und gibt die Wärmeenergie ab.


Heizkörper sollten nicht in der Nähe von Fenstern stehen. Man sollten keine Vorhänge über der Heizung haben.


c) Wärmestrahlung


Unterschied zwischen Wärmeströmung, Wärmeleitung zu Wärmestrahlung: Wärmestrahlung braucht kein Medium zum Transport (keine Materie à kann sich auch im Vakuum ausbreiten)


Wärmestrahlen à .....

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   4.        Wie bzw. wo entstehen Wüsten?
trockene Luft kommt wieder auf den Boden zurück, gibt keine Luftfeuchtigkeit mehr ab, deshalb gibt es diese Trockengebiete
auf beiden Seiten des Regenwaldes


   5.        Wie heißen die Luftmassen, die auf der Erdoberfläche in Richtung Äquator zurückfließen?
Passat-Winde, sie verursachen den Niederschlag auf Hawaii


   6.        Warum ist auf Hawaii so viel Niederschlag?
Passat-Winde nehmen Feuchtigkeit vom Meerwasser auf, sie werden gezwungen aufzusteigen (Gebirge), es kommt zur Abkühlung à Regen


   7.        Wie entstehen die gefürchteten Nebelbänke auf dem Meer um Neufundland?
Grenze von Golfstrom und Labradorstrom (sie treffen aufeinander), durch die Kälte entsteht Nebel à Kondensation


   8.        Wie entsteht ein Atlantik-Tief?
wenn warme Luftmassen auf kalte Luftmassen treffen, steigt die warme Luft in die Höhe à die Luftmassen sind feucht und ziehen Richtung Europa


   9.        Warum dauert ein Flug von Amerika nach Europa kürzer als in die umgekehrte Richtung?
wegen den Jetstreams (Windströmungen in ca. 10 000 m Höhe à durch die Rotation der Erde)


10.        Wie unterscheiden sich Hurrikans von Tornados?
Hurrikans à bilden sich über dem offenen Meer; größer als Tornados
Tornados à entstehen über dem Land; kleiner als Hurrikans, aber höhere Geschwindigkeiten


.....

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Luftdruck


Luftdruck wird durch den Gewichtsdruck der Luft verursacht


Dichte der Luft: 1,29 kg/m³

Dichte = Masse/Volumen

Masse = Dichte * Volumen


Die Masse führt zu einem Druck.


In den Bergen ist ein geringerer Druck, weil sich weniger Luft über einem befindet.


Blatt: Luftdruck


Wie kommen unterschiedliche Luftdruckgebiete zustande?

Es kommt zu unterschiedlicher Erwärmung von verschiedenen Orten. Dort, wo es warm wird, steigt die Luft auf à Tiefdruck


Wind


Wind ist ein Druckausgleich zwischen Hoch- und Tiefdruckgebiet (Richtung: von Hochdruck zu Tiefdruck)

Je größer der Druckunterschied ist, desto stärker weht der Wind.

Messgerät: Anemometer


Zwischen Land und See gibt es am meisten Wind (Land erwärmt sich schneller als Wasser à große Temperaturunterschiede) à siehe Zeichnung


Land-See-Windzirkulation


Weitere Beispiele für solche Windentstehungen (andere Fallwinde):

Föhn, Bora (Kroatien), Mistral (Südfrankreich.....

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Die Wärmelehre: Aggregatzustände, Wärmekraftmaschinen, Wärmeausbreitung:        Wasser hat eine wichtige Funktion fürs Klima: Regen
Die Wärmelehre: Aggregatzustände, Wärmekraftmaschinen, Wärmeausbreitung: Es verbrennt explosionsartig, der Kolben wird nach unten gedrückt, das Gas verrichtet am Kolben

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