Wärmeäquivalenz nach James Joule

Question

Aufgabe:

Einem Topf mit Wasser wird Energie mit einem Rührwerk zugeführt. Das Rührwerk wird von zwei Gewichten über Fäden und Rollen angetrieben. Die Gewichte können immer wieder hochgekurbelt werden und sinken jeweils eine definierte Strecke nach unten. Joule benutzte zwei Massen von je 13 kg. Die Fallstrecke betrug 1,60 m. Nehmen Sie an, Topf und Rührwerk waren aus Kupfer und hatten eine Masse von zusammen 0,72 kg. Das Wasser hatte eine Masse von 1,20 kg. Wie oft musste Joule die beiden Massen hochkurbeln bis sich Wasser und Topf um 1°C erwärmt hatten.

Gegeben: 

- m = 13kg *2

-h = 1,60m

-Masse Topf und Rührwerk aus Kupfer = 0,72kg

-Masse des Wassers 1,20kg

-Temperaturzunahme 1°C

Ges: ?? Was ist hier gesucht ?? Die Höhe?

Ansatz: deltaQ = mc * deltaT

c = deltaQ / m * deltaT

c = 0,038J/kgK

Answer 1

Hallo,

Wie oft musste Joule die beiden Massen hochkurbeln  ...
Was ist hier gesucht ??

Die gesamte Fallstrecke bei x-maligem Hochkurbeln beträgt x · 1,6m, wenn die Massen sich zu Beginn unten befinden.

Wenn man  x-mal  hochkurbelt, beträgt die Lageenergie, die beim "Fallen" frei wird,

E_pot = 26 kg · 9,81 N/kg * 1,6m · x  =  408,096 ·x J

Diese wird in Wärmeenergie umgewandelt:

E_w = c_Kupfer · 0,72 kg · 1 °C + c_Wasser · 1,2 kg · 1 °C

          [ c_Kupfer = 382 J/(kg·°C)  ,  c_Wasser = 4184  J/(kg·°C) ]

Aus   E_pot =  E_w   ergibt sich x      [ zur Kontrolle:  x ≈ 13 ]

Nachtrag:

Wenn die Massen zu Beginn schon oben hängen, muss man nur  12-mal hochkurbeln!

Gruß Wolfgang

Comments

Vielen lieben Dank!

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immer wieder gern :-)