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Übungsaufgaben
A1Wohin führt die Gerade?AFB IIMix
Ein Gas in einem dünnen Rohr mit beweglichem Kolben wird bei gleichbleibendem Druck erwärmt; bei fünf Temperaturen wurde das Volumen gemessen. Ermitteln Sie die Temperatur, bei der das Volumen auf null zusammenschrumpfen würde, indem Sie die Ausgleichsgerade verlängern.
Ziehen Sie die beiden blauen Griffe so, dass die Gerade mitten durch die Messpunkte läuft, und verlängern Sie sie, indem Sie einen Griff bis auf die waagerechte Achse ziehen. Tastatur: Tab zum Griff, Pfeiltasten verschieben, Shift+Pfeil in großen Schritten.
Die Messpunkte liegen auf einer Geraden. Verlängert man sie bis zum Volumen null, trifft sie die Temperaturachse bei etwa −273 °C. Das ist der absolute Nullpunkt – der Ausgangspunkt der Kelvin-Skala: Bei konstantem Druck ist V proportional zur Temperatur in Kelvin.
Ziehen Sie die Griffe so, dass die Gerade mitten durch die Messpunkte läuft, und verlängern Sie sie nach links bis zur waagerechten Achse.
Die Gerade trifft die Achse bei einem sehr tiefen Wert. Wo V = 0 gilt, liegt der Nullpunkt der Kelvin-Skala.
A2Energien im EinheitenmixAFB II
Vergleichen Sie in jeder Zeile die beiden Energiewerte und setzen Sie das passende Zeichen. Achtung: Die Produkte sind in unterschiedlichen Einheiten angegeben.
Setze zwischen die beiden Angaben das passende Zeichen: Klick schaltet ? → < → = → > weiter. Mit der Tastatur: Tab zum Feld, dann <, = oder >.
50 bar·cm³5 J
1 bar · 1 L10 J
1 Pa · 1 m³1 bar·cm³
3 bar · 20 cm³60 J
5·10⁵ Pa · 200 cm³2 bar · 500 cm³
Mit 1 bar·cm³ = 0,1 J: 50 bar·cm³ = 5 J. 1 bar · 1 L sind 100 J, also mehr als 10 J. 1 Pa · 1 m³ ist genau 1 J, 1 bar·cm³ nur 0,1 J. 3 bar · 20 cm³ = 60 bar·cm³ = 6 J, also kleiner als 60 J. Schließlich 5·10⁵ Pa · 200 cm³ = 5 bar · 200 cm³ = 1 000 bar·cm³ = 100 J, genauso viel wie 2 bar · 500 cm³.
Rechnen Sie jede Seite in Joule um, bevor Sie vergleichen – ein Vergleich der reinen Zahlen führt in die Irre.
1 bar·cm³ = 0,1 J, 1 bar·L = 100 J, 1 Pa · 1 m³ = 1 J und 1 bar = 10⁵ Pa. Multiplizieren Sie erst Druck und Volumen und wandeln Sie dann um.
A3Die vier Seiten des RechtecksAFB I
Das Diagramm zeigt einen Rechteckprozess, der im Uhrzeigersinn durchlaufen wird. Geben Sie für jede Beschreibung die passende Seite an, indem Sie sie anklicken.
Klicke das gesuchte Element an. Mit der Tastatur: Tab zum Wandern, Enter zum Auswählen.
Die Pfeile laufen im Uhrzeigersinn: oben nach rechts (V wächst bei 5 bar – die Expansion), rechts nach unten (V gleich, p fällt – Abkühlung), unten nach links (V schrumpft bei 2 bar – Kompression) und links nach oben (V gleich, p steigt – Erwärmung). Die Expansion liegt bei höherem Druck als die Kompression, deshalb schließt der Prozess eine Fläche ein.
Folgen Sie den Pfeilen: Sie zeigen die Richtung, in der der Prozess durchlaufen wird.
Senkrechte Seiten haben gleiches Volumen. Fällt der Druck, kühlt das Gas ab; steigt er, wird es erwärmt. Waagerechte Seiten: nach rechts wächst V (Expansion), nach links schrumpft V.