Arbeitsblatt: Wärmelehre Musterprüfung

\ 9 4--- .i-rt) fr7 25. 6. 08 Physik, Prüfung 5: Wärmelehre Kurs 45 Aufgabe 1 (3 Punkte) Zwei mit Wasser gefüllte Tanks enthalten unterschiedliche vielWasser unterschiedlicher Temperatur: Tank 1 enthält l00 Liter Wasser der Temperalur 0r 50oC, Tank2 enthält 10 Liter Wasser der Temperatur 0z 60oC Deuten Sie mit einem Kreuz an, welche der folgenden Aussagen richtig bzw. falsch sind: richtig falsch Tank 2 enthält mehr innere Energie als Tank 1. DieDichtedesWassersinTank2istleichttieferalsdiejenigeinTank1. Werden die beiden Tanks in thermischen Kontakt gebracht, so fliesst Wärme von Tank 2 zuTank 1. Werden die beiden Tanks in thermischen Kontakt gebracht, so leistet Tank2 an Tank 1 Arbeit. Werden die beiden Tanks in thermischen Kontakt gebracht, so besitzen nach einer gewissen Zeit beide Tanks die gleich innere Energie. Werden die beiden Tanks in thermischen Kontakt gebracht, so nimmt die innere Energie von Tank 1 zu \ (Jede richtige Antwort 0.5 Punkte, pro falsche Antwort 1 Punkt Abzug) Aufgabe 2 (3 Punkte) Ein Silberklumpen hat bei 20C ein Volumen von 4.00cm3 und bei 80C ein Volumen von 4.O14cm3. Berechnen Sie aus diesen Angaben Volumen- und Längenausdehnungskoeffizient von Silber. Aufgabe 3 (6 Punkte) Ein Gas in einem Zylinder besitzt eine Temperatur von 30C und nimmt ein Volumen von 18 Litern ein. Der Druck beträgt 1.2bar. Nun wird der Druck auf 1.8bar erhöht, wobei die Temperatur konstant bleibt. Wie gross ist das Volumen jetzt? b) Auf welche Temperatur ist das Gas nun bei konstantem Volumen zu enruärmen oder abzukühlen, damit im Zylinder wieder ein Druck von 1.2bar herrscht? c) ln einer Gasflasche von 20 Litern Volumen befinden sich 2.3k9 Sauerstoff (Oz) der Temperatur 22C. Wie gross ist der Druck in der Flasche? a) Aufgabe 4 (4 Punkte) Auf einer elektrischen Herdplatte werden in einem Topf aus Eisen (Masse 3009) 0.8k9 Wasser erhitzt. Wir nehmen an, dass Topf und Wasser stets die gleiche Temperatur haben. Sie beträgt anfänglich 20C. Wie viel Wärme muss dem Wassertopf insgesamt zugeführt werden, um ihn auf eine Temperatur von 75C zu bringen? Die Herdplatte nimmt eine Leistung von 2.skw auf und gibt sie zu 85% als Wärme an den Topf ab. Welche Temperatur hat das Wasser eine Minute nach dem Einschalten der Herdplatte (Temperatur beim Einschalten: 20C)? a) b) Aufgabe 5 (4 Punkte) ln einem wärmelisolierten Gefäss befinden sich 2209 Wasser bei der Temperatur 55C. Wie viel Eis der Temperatur 0C muss beigemischt werden, damit das Wasser am Ende die Temperatur 12C erreicht? Aufgabe 6 (4 Punkte) Ein mit Stickstoff (Nz) gefüllter Zylinder einer Wärmekraftmaschine ist mit einem beweglichen Kolben verschlossen. lm Zylinder herrscht anfänglich ein Druck von 2.5bar bei einer Temperatur von 85C. Das Volumen beträgt anfänglich 5.5 Liter. Die Temperatur wird nun unter konstantem Druck aut 220C erhöht. Wie und um wie viel verändert sich dabei die innere Energie des Gases? Spezifische und molare Wärmekapazitäten von Stickstoff: co 140; J,; kg .K c, 741!kgK vC-p vv :20.8 2g.1 1vv mol .K 1e mol .K C,,