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Spezifische Wärmekapazität

30 Übungen zu c: Was die Einheit J/(kg·K) bedeutet, wie sich die Stoffe unterscheiden und warum Wasser der beste Wärmespeicher ist.

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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
Den Tabellenwert nachmessen
AFB IMix

Ein Aluminiumblock mit 0,25 kg wird von 293,15 K auf 333,15 K erwärmt; der Heizer liefert ihm dabei 9,0 kJ. Bestimme Schritt für Schritt seine spezifische Wärmekapazität.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Temperaturänderung K
  2. Energie für 1 kg bei dieser Erwärmung kJ
  3. Energie für 1 kg und 1 K kJ
  4. c von Aluminium in J/(kg·K) J/(kg·K)
Aus 333,15 K − 293,15 K = 40 K, 9,0 kJ : 0,25 = 36 kJ je kg und 36 kJ : 40 = 0,9 kJ je kg und K folgt c = 900 J/(kg·K) — genau der Tabellenwert.
Die Differenz zweier Kelvin-Temperaturen ist direkt die Temperaturänderung in K.
Teile die Energie erst durch die Masse (für 1 kg), dann durch die Temperaturänderung (für 1 K).
A2
Stoffe nach ihrem c-Wert einordnen
AFB I

Ordne jeden Stoff nach seiner spezifischen Wärmekapazität dem passenden Bereich zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1c ab 2000 J/(kg·K)
2c zwischen 400 und 1000 J/(kg·K)
3c unter 400 J/(kg·K)
Je kleiner c, desto weniger Energie schluckt ein Kilogramm je Grad. Deshalb stehen die Metalle fast alle unten und Wasser ganz oben — nicht die Dichte entscheidet, sondern der Stoffwert.
Lies an jeder Karte den c-Wert ab und vergleiche ihn mit den Grenzen der Körbe.
Die Grenzen liegen bei 400 und bei 2000 J/(kg·K); Kupfer liegt darunter.
A3
Großes c, kleines c — oder etwas anderes?
AFB II

Ordne jede Anwendung ein: Nutzt sie ein großes c, ein kleines c — oder hat sie mit der spezifischen Wärmekapazität gar nichts zu tun?

Ordne jede Karte einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nutzt großes c
2 nutzt kleines c
3 hat nichts mit c zu tun
Kühlen und Speichern brauchen viel Energie bei wenig Temperaturänderung (großes c). Schnelles Aufheizen braucht ein kleines c. Die Hitze gleichmäßig verteilen ist dagegen Wärmeleitung, und die Daunenjacke dämmt — beides hat mit c nichts zu tun.
Frage: Soll viel Energie aufgenommen werden, ohne dass es heiß wird — oder soll es schnell heiß werden?
Verteilen und Dämmen beschreiben, wie gut Wärme geleitet wird, nicht wie viel gespeichert wird.