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Wärmelehre: Unterschied zwischen den Versionen

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== Wärmelehre ==
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<!--== Wärmelehre ==-->
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Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar. Das folgende Mindmap wurde mit dem Programm Freemind erstellt. Das Mindmap ist bisher nur ein Test anzusehen und keine vollständige Darstellung.
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[[Datei:Waerme.mm]]
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=== Temperatur und Wärme ===
 
=== Temperatur und Wärme ===
  
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Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema  [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]
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Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.
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Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema  [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell Temperatur und Teilchenmodell]
  
 
<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>  
 
<div class="lueckentext-quiz"> Temperatur ist eine '''Zustandsgröße'''. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine '''Prozessgröße'''. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine '''Erhöhung''' der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). '''Wärmeabfuhr''' bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). </div>  
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'''Übungsaufgaben'''
 
'''Übungsaufgaben'''
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==== Umwandlungswärme====
 
==== Umwandlungswärme====
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Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.
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[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk
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Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.<br />
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[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />
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http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif
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'''Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen'''
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{{Aufgaben|<1a>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
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Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln }}
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Stellen Sie die unter Aufgabe 1a errechneten Wärmemengen in einem Q-T-Diagramm dar}}
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Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
 
Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
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Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].
  
  
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Informationen, Versuche und Aufgaben  zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
 
Informationen, Versuche und Aufgaben  zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
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Aktuelle Version vom 14. November 2020, 10:03 Uhr


Inhaltsverzeichnis

Temperatur und Wärme

Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.

Zur Unterscheidung der Begriffe Temperatur und Wärme gibt es sehr gute Informationen auf der Seite "Leifi-Physik": Versuche, Erklärungen und Aufgaben zum Thema Temperatur und Teilchenmodell

Temperatur ist eine Zustandsgröße. Je nach Bewegung der Teilchen hat ein Stoff eine hohe oder eine niedrige Temperatur. Wärme ist eine Prozessgröße. Wärme kann einem System entweder zu- oder abgeführt werden. Wärmezufuhr bewirkt eine Erhöhung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt). Wärmeabfuhr bewirkt eine Verringerung der Temperatur (wenn keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt).

spezifische Wärmekapazität

Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden. 

\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T

dabei bedeuten:
Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ
c: die spezifische Wärmekapazität in \frac{W \cdot h}{kg \cdot K} bzw. \frac{kJ}{kg \cdot K}
m: Masse in kg

\Delta T : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)

Übungsaufgaben

Umwandlungswärme

Mit Hilfe der Berechnung der Umwandlungswärme wie Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme können Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden, berechnet werden.

Animation zu den Phasenübergängen auf Leifi-Phyisk

http://www.zum.de/dwu/depot/pwl104f.gif

Übungsaufgabe: Zur Bearbeitung auf die einzelnen "Nadeln" klicken und aus der Auswahl den richtigen Text für die Stelle auswählen

Stift.gif   Aufgabe <1a>

Energiebedarf berechnen
Berechnen Sie die Energiemenge,die benötigt wird, um 2,3 kg Eis mit einer Temperatur von -20°C in überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 130 °C umzuwandeln

Stift.gif   Aufgabe <1b>

Q-T-Diagramm
Stellen Sie die unter Aufgabe 1a errechneten Wärmemengen in einem Q-T-Diagramm dar

Verbrennungswärme

Mit Hilfe des Heizwertes kann die Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden. 

\color{blue}Q = m\cdot H

Mischungstemperatur

Berechnung von Mischungstemperaturen

Energieumwandlung

Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad) Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der Wirkungsgrad berechnet.


Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Arbeit, Energie oder Wärmemenge (kWh) (Joule) (!W) (Nm)

Welche der angegebenen Einheiten sind Einheiten für Leistung (Nm/s) (kW) (!kWh)

Energiebilanz eines Wasserkochers (Video)

Wärmeübertragung - Wärmetransport

Informationen, Versuche und Aufgaben zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite Leifi-Physik.


Zuordnung
Ordnen Sie die Beispiele den richtigen Mechanismen der Wärmeübertragung (WÜ) zu.

Wärmeleitung WÜ innerhalb der Platte eines Wärmetauschers WÜ durch die Wand eines Hauses WÜ von einer Herdplatte auf einen Kochtopf
Konvektion WÜ durch Luft, die an einem Heizkörper entlang strömt WÜ vom Kochtopf auf die Suppe (mit Umrühren)
Strahlung Sonne Ofen
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