Wärmelehre und Thermodynamik
Anwendungen
Modell einer Dampfmaschine
Nachbau eines Lokomobil
Lokomotive im Regelbetrieb
Formeln und Einheiten
Q = P · t
Q = c · m · ΔT
Einheiten:
- Q ... Wärme [J]
- c ... spez. Wärmekapazität [J/(kg·K)]
- m ... Masse [kg]
- ΔT ... Temperaturdifferenz [Kelvin]
- t ... Zeit [Sekunde]
- P ... thermische Leistung [Watt oder J/s]
spez. Wärmekapazität:
- Wasser: 4,2 J/(kg·K)
- Speiseöl: 1,7 J/(kg·K)
- Magnesium: 1,0 J/(kg·K)
- Aluminium: 0,9 J/(kg·K)
- Mauerwerk: 0,8 J/(kg·K)
- Graphit: 0,7 J/(kg·K)
- Kupfer: 0,4 J/(kg·K)
Erklärungen
Warme Körper erwärmen auch das Umfeld und alles wird gleich warm oder kalt (Entropie).
Nehmen wir eine Herdplatte und erwärmen einen Topf mit Suppe auf einer Herdplatte ist es am effektivsten wenn die Herdplatte genauso groß wie der Topf mit Suppe ist.
Denn ist die Herdplatte zu groß erwärmt sie auch viel vom Umfeld z.B. die Luft, ist die Herdplatte aber zu klein, dauert es länger den Topf zu erwärmen.
Die Suppe im Topf wird warm aber auch der Topf, so dass nicht die gesamte Energie in die Suppe eingespeist wird.
Am effektivsten kann man Flüssigkeiten mit einem Tauchsieder oder mittels elektrischen Strom erwärmen. Das ist aber lebensgefährlich!
Wärmeleitung
Ein Wärmestrom fließt durch eine gemeinsame Fläche.
Beispiel: Kochplatte
Wärmestrahlung
Materie straht Wärme ab - andere Materie nimmt diese wieder auf.
Beispiel: Wärmestahlung durch eine Glühlampe
Wärmekonvektion
Wärme geht von einem heißen Körper (Materie) zu einem transportfähigen Stoff über, dieser transportiert (zum Beispiel auf Grund der veränderten Dichte) die Wärme und gibt sie an kältere Körper (Materie) wieder ab.
Beispiel: Schwerkraftheizung
Kalkulator
