Wärmelehre: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 14. November 2020, 10:03 Uhr

Inhaltsverzeichnis

1 Temperatur und Wärme
2 Energieumwandlung
- 2.1 Energiebilanz eines Wasserkochers (Video)
3 Wärmeübertragung - Wärmetransport

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.

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

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

Lösung anzeigen

Aufgabe <1b>

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

Lösung anzeigen

Verbrennungswärme

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

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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-Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.
+<!--== Wärmelehre ==-->
-Dabei geht es um folgende Teilgebiete:
+=== Temperatur und Wärme ===
-* Berechnung von Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen benötigt werden (spez. Wärmekapazität)
-* Berechnung von Wärmemengen, die für die Änderung des Aggregatzustands benötigt werden (Verdampfungswärme bzw. Kondensationswärme, Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme)
+Die Wärmelehre stellt für die Lebensmittelverfahrenstechnik eine wichtige physikalische Grundlage dar.
-* Berechnung von Mischungstemperaturen
-* Berechnung von Wärmemengen, die bei der Verbrennung entstehen (Heizwert)
+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]
-* Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
+<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>
+==== spezifische Wärmekapazität ====
+Mit Hilfe der spezifischen Wärmekapazität c können Wärmemengen, die für die Erhitzung bzw. Abkühlung von verschiedenen Stoffen erforderlich sind, berechnet werden.
+ <math>\color{blue}Q = m\cdot c\cdot \Delta T</math>
+dabei bedeuten:<br>
+Q: die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Wh bzw. kJ<br>
+c: die spezifische Wärmekapazität in  <math>\frac{W \cdot h}{kg \cdot K}</math> bzw.  <math>\frac{kJ}{kg \cdot K}</math><br>
+m: Masse in kg <br><br>
+<math>\Delta T</math> : Temperaturdifferenz in Kelvin (K)<br>
+'''Übungsaufgaben'''
+<iframe src="//LearningApps.org/watch?v=pk2v1zbnt01" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
+==== 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.<br />
+<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/RV7ZVzLrXds" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
+[http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/innere-energie-waermekapazitaet#Phasen%C3%BCberg%C3%A4nge Animation zu den Phasenübergängen] auf Leifi-Phyisk<br />
+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'''
+<iframe src="//LearningApps.org/watch?app=1143635" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> <br>
+{{Aufgaben|<1a>|'''Energiebedarf berechnen'''<br>
+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 }}
+<popup name="Lösung">
+[[Datei:Lösungs Aufgabe UW.png|600px|Lösung für Aufgabe analog zu Aufgabe 106a]]
+</popup>
+{{Aufgaben|<1b>|'''Q-T-Diagramm'''<br>
+Stellen Sie die unter Aufgabe 1a errechneten Wärmemengen in einem Q-T-Diagramm dar}}
+<popup name="Lösung">
+[[Datei:QT-Diagramm.png|600px|QT-Diagramm]]
+</popup>
+==== Verbrennungswärme====
+Mit Hilfe des Heizwertes kann die  Wärmemenge, die bei der Verbrennung entsteht, berechnet werden.
+ <math>\color{blue}Q = m\cdot H</math>
+==== Mischungstemperatur====
+Berechnung von Mischungstemperaturen
+=== Energieumwandlung ===
+Erstellen von Energiebilanzen von Energiewandlern (Wirkungsgrad)
+Am Beispiel eines Esbit-Campingkochers, mit dem Wasser erwärmt wird, wird der [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/warmekraftmaschinen/wirkungsgrad-esbitkocher Wirkungsgrad berechnet].
+Die folgenden Aufgaben können auch mehrere richtige Antworten enthalten!
+<div class="multiplechoice-quiz">
+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)
+</div>
+==== Energiebilanz eines Wasserkochers (Video) ====
+{{#ev:youtube|1qD2gBogH-I}}
+== Wärmeübertragung - Wärmetransport ==
+<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/C3vS6QBBQvs" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
+Informationen, Versuche und Aufgaben  zum Thema Wärmeübertragung gibt es auf der Seite [http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport Leifi-Physik].
+*[[/Wärmeleitung|Wärmeleitung]]
+*[[/Konvektion|Konvektion]]
+<div class="zuordnungs-quiz">
+<big>'''Zuordnung'''</big><br>
+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
+|}
+</div>
+{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
+[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen]]
+[[Kategorie:Projektwiki2Edutags]]<metakeywords>Projektwiki2Edutags,Projektwiki,ZUM.de,OER,Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Physikalische Grundlagen/Wärmelehre,Berufliche Schule,Verfahrenstechnik,Physikalische Grundlagen,Wärmelehre</metakeywords>

Wärmelehre: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 14. November 2020, 10:03 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Temperatur und Wärme

spezifische Wärmekapazität

Umwandlungswärme

Verbrennungswärme

Mischungstemperatur

Energieumwandlung

Energiebilanz eines Wasserkochers (Video)

Wärmeübertragung - Wärmetransport

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