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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Badewasser auf der Energiewaage
AFB IAus dem Boiler kommen 40 L Wasser von 60 °C, aus der Leitung 80 L Wasser von 15 °C. Beide werden in der Wanne gemischt (c = 4,2 kJ/(kg·K)). Lies an der Energiewaage ab, bei welcher Mischtemperatur abgegebene und aufgenommene Energie gleich groß sind.
Stelle den Regler ein und beobachte die Waage: Links liegt die abgegebene, rechts die aufgenommene Energie. Mit der Tastatur: Tab zum Regler, Pfeiltasten verändern den Wert. Prüfe, wenn du das Gleichgewicht gefunden hast.
Bei 30 °C liegen auf beiden Schalen 5040 kJ: Das heiße Wasser kühlt um 30 K ab, das doppelt so schwere kalte Wasser erwärmt sich nur um 15 K. Doppelte Masse, halbe Temperaturänderung — deshalb liegt 30 °C näher an 15 °C als an 60 °C.
Schiebe den Regler und beobachte, welche Schale schwerer ist: Ist links mehr, war deine Mischtemperatur zu niedrig.
Das kalte Wasser ist doppelt so schwer — es ändert seine Temperatur nur halb so stark wie das heiße.
A2
Was beim Mischen wirklich passiert
AFB IZwei Portionen Wasser werden zusammengeschüttet. Nenne alle Aussagen über den Vorgang, die stimmen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Der Mittelwert stimmt nur bei gleich großen Massen. In der Bilanz geht keine Energie verloren — sie wird nur übertragen, und Temperatur ist ohnehin keine Energieform. Die größere Masse ändert ihre Temperatur weniger, nicht mehr.
Denke an die Energiebilanz: Geht beim Mischen Energie verloren oder wird sie nur übertragen?
Der einfache Mittelwert gilt nur bei gleichen Massen, und die größere Masse ändert ihre Temperatur weniger.
A3
Rechenkette
AFB IIIn einem Kalorimeter werden 0,40 kg Wasser von 15 °C mit 0,60 kg Wasser von 65 °C gemischt. Bestimme Schritt für Schritt die gesuchten Größen.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
- Mischtemperatur °C
- Temperaturanstieg des kalten Wassers K
- vom kalten Wasser aufgenommene Energie (c = 4180 J/(kg·K)) J
- Abkühlung des warmen Wassers K
Die Kette zeigt die Bilanz von beiden Seiten: 0,40 kg · 30 K = 12 kg·K und 0,60 kg · 20 K = 12 kg·K. Gleiche Energie, verschieden große Temperaturänderung — die größere Masse ändert ihre Temperatur weniger.
Beginne mit der Mischtemperatur über das gewichtete Mittel.
TM = (0,40 · 15 + 0,60 · 65) : 1,00 °C; danach ΔT des kalten Wassers und E = c · m · ΔT.