Wie ist die Kraft F definiert?
- Einwirkung, die einen Körper verformen u. /o. beschleunigen kann; gerichtete physik. Größe (dargestellt durch Vektor)
- gibt an, wie stark 2 Körper aufeinander einwirken
- F=p/t (Impuls / Zeit), SI=Newton =kg* m/s2
Wie ist die Arbeit W definiert?
- Energie, die durch Kräfte auf einen Körper übertragen wird (mechanisch)
- W= F*S (Kraft in Newton * Weg in m), SI=Joule
Wie ist die Leistung P definiert?
-bezeichnet die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie
P=A/t (Arbeit / Zeit)
Warum kann es kein Perpetuum mobile geben?
Physikalischer Grundsatz:
- Energie kann nicht aus nichts erzeugt werden, sondern wird umgewandelt
- alle Energieumwandlungsprozesse haben einen bestimmten Wirkungsgrad, die Effizienz ist dabei immer kleiner als 100%, da bei jeder Umwandlung auch ein Teil der Energie in Form von Wärme aus dem System verloren geht
Welche 3 Arten der Wärmeübertragung gibt es?
- Wärmeleitung innerhalb eines Stoffes (Wärmediffusion, Konduktion): beruht auf Impulsübertragung zwischen Atomen, Maß ist Wärmeleitfähigkeit in W/mK
- Konvektion:Übertragung von Wärmeenergie durch Mitführung u. Bewegung von Masse; ausschließlich in Fluiden
- Wärmestrahlung: Übertragung durch Photonen verschiedener Frequenzen (kein Übertragungsmedium notwendig!)
Wie hängen Masse m, Volumen V und Dichte p eines Körpers miteinander zusammen?
V= m/p
m=p*V
p=m/V
Was versteht man unter der Anomalie des Wassers?
- Wasser hat bei Normaldruck bei ca. 4°C seine größte dichte
- verhält sich anders als andere Flüssigkeiten: unter erhöhtem Druck ändert sich der Phasenübergang des Wassers (ist bei steigendem Druck negativ)
Was versteht man unter dem Tripelpunkt des Wassers?
Der Punkt, an dem Gleichgewichtszustand aller 3 Aggregatzustände bei bestimmter Temperatur erreicht ist
Was ist der Unterschied zwischen Temperatur und Wärme?
Temperatur= physikalische Zustandsgröße
-beschreibt mittlere kinetische Energie pro Teilchen (unabhängig von Masse u. Anzahl der Teilchen)
Wärme=Energieform, die die gesamte kinetische Energie aller Teilchen angibt
-beschreibt Wärmeaustausch zwischen 2 Körpern
(ist im Gegensatz zur Temperatur übertragbar)
Warum lässt sich Wärmeenergie nur zum Teil nutzbar in andere Energieformen überführen u. wovon hängt die Höhe des nutzbaren Anteils ab?
- da es bei jeder Überführung der Wärmeenergie einen Umwandlungsverlust gibt; physik. Grundsatz: es ist nie die gesamte vorhandene Menge an Energie nutzbar
- abhängig vom Wirkungsgrad: je größer der Wirkungsgrad, desto effizienter die Energieumwandlung (/geringer der Energieverlust)
Was versteht man in der Physik unter einer reproduzierbaren Methode u. warum ist das so wichtig?
Reproduzierbar, wenn Methode OBJEKTIV, VALIDE, REPRÄSENTATIV u. RELIABEL ist
- das bedeutet, dass sie, unabhängig vom Forscher, genau, verlässlich u stellvertretend für die Gesamtheit der Messung ist u. die zu messende Größe repräsenteirt
- wichtig für die Validität einer Methode, sodass sie nachvollziehbar ist u. wiederholt werden kann
Was sagt die spezifische Wärmekapazität cp eines Stoffes aus?
Verhältnis der zugeführten Wärme zu der damit bewirkten Temperaturerhöhung eines Körpers (=gibt an, wie gut ein Stoff Wärme leiten kann)
a=1/cp*p
Warum wird ein Kunststoffbecher in der Spülmaschine nicht ganz trocken?
Wasser setzt sich als Wasserfilm auf Plastik ab, da Plastik geringe Wärmeleitfähigkeit bestitzt (verdampft nicht, wie z.B. bei Glas)
-Kunststoff wirkt als Isolator
Wie hoch muss ein 70kg schwerer Mensch einen Berg hochklettern, um den Energiegehalt von 0,5l Bier in Lageenergie umzusetzen? (100ml Bier haben einen Brennwert von ca. 200kJ)
Epot (Lageenergie)= mgh
200kj * 5 = 1000kJ = 100.000J
70kg * 10kg/m*h = 100.000J (nach h auflösen)
=142,8m
Ist das Tragen eines Rucksackes im EG des FHZ physikalisch eine Arbeit?
Nein, da dies eine waagerechte Bewegung ist u. Arbeit horizontal ausgerichet ist
-hochheben wäre eine Arbeit W=Kraft F * Weg s
Muskeln haben einen Wirkungsgrad von ca. 30%, was ist damit gemeint?
Umwandlung der Energie aus der Nahrung nur zu 30% in Bewegungsenergie (Muskelmasse); 70% der Energie aus der Nahrung wird in Wärmeenergie umgewandelt
Wovon hängt die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes ab?
Von Materialcharakteristika, wie z.B. dem Wärmeleitkoeffizienten
Was ist die Prandtl’sche Grenzschicht?
sehr dünne Schicht in unmittelbarer Nähe eines von einem Fluid umströmten Körpers, hat wichtige Auswirkungen auf Wärme- u. Stoffaustausch zwischen Fluid u. Wand (z.B. isolierende Wirkung als Eisschicht im Gefrierfach)
Warum ist der Einsatz von Erdgas für das Kochen kostengünstiger als der Einsatz elektrischer Energie?
Weil Erdgas eine Primärenergie ist u.somit höheren Wirkungsgrad hat als elektr. Energie
-Erdgas muss nicht, wie elektr. Energie, aus anderer Energieform umgewandelt werden
Warum ist es besser mit Wasserdampf zu heizen als mit heißem Wasser?
Wasserdampf hat ein größeres Volumen u. kann somit eine größere Fläche heizen; außerdem ist Wasserdampf energiereicher als Wasser, denn es enthält die gesamte Verdampfungsenthalpie
(1l Wasser = 1.700l Dampf)
Was sind die Vor- u. Nachteile eines Umluft-Backofens?
Vorteil: bei niedriger Temp. schneller/effizienter, weil sich Wärme durch Konvektion gleichmäßiger verteilt
-Nachteil: LM trocknen schneller aus
Welche Rolle spielt die Prandtl’sche Grenzschicht bei der Speiseeisherstellung?
- bildet sich am äußeren Rand des Behälters u. wird immer wieder abgetragen, da sie eine isolierende Wirkung hat u. somit mehr Energie benötigt würde, um das Eis bis in die Mitte zu kühlen
- Kristallisation zwischen 0 u. -5°C muss schnell überwunden werden, damit die Konsistenz stimmt (cremigeres Eis, da keine großen Kristalle)
Welche Risiken hat der Einsatz von Mikrowellen in der LM-Zubereitung?
- Entstehung von Hot Spots durch ungleichmäßige Wärmeverteilung/Überlagerung der Strahlung u. somit Überhitzung einiger Stellen
- evtl Siedeverzug, wodurch LM aus Behälter spritzt
Was unterscheidet die Energieübertragung der Mikrowelle von der Erhitzung auf der Herdplatte?
verschiedene Formen der Wärmeübertragung:
Mikrowelle=Wärmestrahlung: Dipolmoment wird gebildet in Form von Strahlung, die mithilfe von Wasser in Wärme ungewandelt wird
Herdplatte= Wärmeleitung durch Kochplatte (Impulsübertragung durch Topf)
