Big Bang HTL 3, Schulbuch

88 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) Schätze den Grundumsatz eines Menschen mit 70 kg in kJ pro Tag und in Watt ab! Der Grundumsatz wird üblicherweise bei 28 °C gemessen. Nimm verein- facht an, dass der Mensch ein Schwarzer Strahler ist und die Abgabe der Wärme so erfolgt wie in Abb. 9.21. Nimm für die Hauttemperatur im Schnitt 32 °C an und verwende dein Ergebnis aus F28 . a) Erkläre, was man unter einer Oktave versteht! Verwende bei deiner Erklärung den Begriff Frequenz. b) Der Mensch nimmt elektromagnetische Wellen in einem Bereich von etwa 380 bis 750nm wahr. Berechne, welcher Frequenz das entspricht! Verwende die Gleichung c = f · λ ( c = 3 · 10 8 m/s)! c) Überlege, wie viele Oktaven man „sehen“ kann und was mit dieser Frage eigentlich gemeint ist! Verglei- che damit, wie viele Oktaven der Mensch hört! Nimm dazu an, dass die tiefsten Töne, die wir hören, bei etwa 20Hz liegen und die höchsten bei rund 20.000Hz – zumindest, solange wir noch jung sind. Bevor es elektrische Eiskästen gab, gab es Eisblockverkäufer (Abb. 9.22). Begründe, inwieweit das sinnvoll war. Der Block am Bild hat 25 kg! a) Berechne zunächst die benötigte Schmelzwärme! Hilf dir dabei mit Abb. 9.23. F29 A1 Abb. 9.21 F30 A1 F31 Abb. 9.22: Ein Eisblockver- käufer um 1950 Abb. 9.23: Benötigte Wärme, um 1 kg Eis von 0 °C vollständig zu verdampfen b) Schätze ab, wie lange der Eisblock durchhält, wenn er in einem Raum mit 20 °C liegt. Nimm dazu verein- facht an, dass er ein Schwarzer Strahler ist und 0 °C hat, und verwende das Stefan-Boltzmann’sche Gesetz (siehe S. 85). Nimm weiters an, dass der Eisblock eine quadratische Grundfläche hat und die Höhe zweimal der Seitenlänge entspricht. Begründe, warum man das Ergebnis nur größenordnungsmäßig abschätzen kann! a) Erkläre, wie eine Infrarot-Fernbedienung funktio- niert. Verwende für deine Erklärung Abb. 9.24 und 9.25. b) Der dargestellte Vorgang in Abb. 9.25 dauert 473µs. Berechne, mit welcher Frequenz die Diode blinkt. F32 Abb. 9.24: Signal einer IR-Fern- bedienung Abb. 9.25: Vergröße- rung eines der oberen Bereiche CD in der Mikrowelle Entferne aus einem Mikrowellenherd den Drehteller und stelle ein Glas oder ein Häferl hinein. Nimm eine alte CD , die du nicht mehr benötigst, und lehne sie dagegen. Drehe nun den Herd bei voller Leistung auf. Es kommt zu Funkenüber- schlägen und die dünne Gold- oder Aluminiumschicht wird zerstört. Der Grund: Die hochfrequente elektromagnetische Strahlung induziert im Metall eine Spannung. Allerdings ist der Widerstand der dünnen Metallschichten sehr groß. Das Material erhitzt sich extrem, brennt wie der Glühwendel einer Glüh- birne durch und die Elektronen suchen sich schließlich einen ande- ren Weg – es kommt zu Funkenüberschlägen . e Abb. 9.26: Eine CD in der Mikrowelle Streichholz in der Mikrowelle Mit einem brennenden Streichholz in der Mikrowelle kannst du ein hell leuchtendes Plasma erzeugen (Abb. 9.27). Dazu steckst du ein Streichholz in einen Korken und zündest es an. Dann stülpst du ein hitzebeständiges Becherglas dar- über, schließt den Herd und drehst auf volle Leistung auf. Beim Verbrennen entsteht nun ein gut leitendes Kohlenstoff- Luft-Gemisch. Es absorbiert die Mikrowellen und wird dadurch so heiß, dass es ionisiert und zum Plasma wird. e Abb. 9.27: Plasma im Mikrowellenherd Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags ö v