Big Bang 3, Schulbuch

14 A30 Genau genommen bleibt ein Teil der Energie in B 16.12 ( S. 7 ) nicht im Klumpen, sondern geht in die Umgebung über. Welchen Beleg gibt es dafür? A31 Die folgende Frage kann man mit nur zwei Worten beantworten: Welche Temperatur misst ein Flüssigkeits-Thermometer ? A32 In welchen Alltagssituationen spielt die ungeord­ nete Bewegungsenergie von Atomen eine wichti- ge Rolle? Stichwort: Haushalt! A33 Mit einfachen Mitteln kannst du deine Hebeleistung beim Stufen­ laufen ermit- teln. In der Mechanik gilt ja: Arbeit ist Kraft mal Weg (siehe Kap. 6.4 , Big Bang 2). Die Kraft ist in diesem Fall deine Gewichtskraft, und der Weg die Hebehöhe ( B 16.39 ). Für die Leistung ergibt sich folgende Formel: P = ​  Arbeit ____  Zeit  ​= ​  Kraft ·Weg _______ Zeit  ​= ​  Gewichtskraft · Hebehöhe _______________  Zeit  ​ 1) Du misst mit einer Waage deine Masse oder schätzt diese ab. Nehmen wir als Beispiel 40 kg. 2) Dann berechnest du deine Gewichtskraft , die in unserem Beispiel 400N betragen würde. 3) Du suchst dir eine kurze Stiege, misst die Stufenhöhe, zählst die Stufen und berechnest die Hebehöhe (z. B. 15 cm· 8 = 120 cm = 1,2m). 4) Nun nimmst du Anlauf und rennst so schnell du kannst die Treppe rauf. Du stoppst die Zeit, die du dafür brauchst (z. B. 1,00 s). 5) Zum Schluss setzt du alle Werte in die Formel oben ein. Die Leistung wäre in unserem Fall 480W. Die berechnete Leistung entspricht der mechani- schen Leistungsabgabe . Im Inneren deines Körpers ist die Leistung noch viel höher. A34 In B 16.40 siehst du ungeordnet bewegte Wasser- teilchen. Ordne die Bilder 1 bis 3 folgenden Temperaturen zu: a) 10 °C, b) 50 °C und c) 90 °C L L L B 16.39 L B 16.40 A35 Ein Mensch kann auf Dauer eine Leistung von etwa 100 W abgeben (siehe Tab. 16.2 , S. 10 ). Wie lange muss er am Fahrrad mindestens strampeln, damit er mit dieser Leistung 1 l Wasser von Zimmertemperatur (20 °C) zum Kochen bringt ( B 16.41 )? a) Suche zunächst die Wärmekapazität von Wasser aus B 16.29 (S. 12) . Diese gilt für die Erwärmung um 1 °C. b) Überlege dir, um wie viel Grad das Wasser erwärmt werden muss, und multipliziere die Wärmekapazität mit dieser Zahl. c) Überlege, wie viele Joule der Radfahrer pro Sekunde abgibt. d) Dividiere die benötigte Energiemenge durch die Joule pro Sekunde, um auf die Zeit zu kom- men. Rechne die Sekunden in Minuten um. e) Was zeigt dieses Beispiel sehr deutlich? f) Warum wird es in Wirklichkeit noch viiiiel länger dauern oder sogar unmöglich sein, Wasser auf diese Weise zum Kochen zu bringen? A36 a) Nimm einen Was­ serkocher ( B 16.42 ) und befülle ihn mit 1 l Wasser. Miss die Wassertem­ peratur mit einem Thermometer. Stoppe dann, wie lange es dauert, bis das Wasser kocht. Miss auch die Siedetemperatur , die ja luftdruckbedingt nicht bei 100 °C liegen muss (siehe S. 43 ). b) Suche nun am Kocher das Schild mit den technischen Angaben. Dort findest du die Leis­ tung des Geräts in Watt (W). Berechne dann wie in A35 Schritt für Schritt, wie lange es ohne Wärmeverluste dauern würde, um das Wasser von der gemessenen Zimmertemperatur zur gemessenen Siedetemperatur zu bringen, und vergleiche die Zeit mit der gemessenen. Was ist zu bemerken? A37 In der Infobox Durchlauferhitzermotorrad ( S. 12 ) wird behauptet, dass für das Erwärmen von 10 l Wasser von 15 °C auf 50 °C eine Leistung von 25.000 W pro Minute notwendig ist. Überprüfe das mit einer Rechnung. L B 16.41 B 16.42 L L Übung und Vertiefung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv