Eiswürfel im Glas < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | In ein Glas mit 300 g Wasser der Temp. 30°C werden 120 g Eis der Temp. 0°C zugegeben. Spezifische Wärmekapazität des Wassers [mm] c_s=4,18*10³J/Kg [/mm] Schmelzwärme von Eis [mm] 3,35*10^5 [/mm] J/Kg
a)Kann der Würfel vollständig schmelzen, wenn die Wärme nur durch Abkühlen des Wassers zur Verfügung steht??
b)Das Glas, in dem Eisstücke schwimmen ist nach der Zugabe randvoll mit Wasser gefüllt. Läuft danach das Glas über??? |
Hallo zusammen,
ich habe Problemem mit obiger Aufgabe
Also zu a) hab ich leider nicht einmal einen Ansatz. Wie kann ich das denn berechnen, also welche Formeln kann ich anwenden??
b) Ich würde sagen nein weil Wasser im gefroreren Zustand mehr Volumen einnimmt und wenn es dann schmilzt, ist doch weniger Volumen da, dann sollte es doch nicht überlaufen oder????
Wäre super dankbar für ein paar Denkansätze
Viele Grüße
chipsy_101
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zu b) kommt es darauf an, welche Temperatur das ganze am Ende hat, Wasser hat zwar bei ca 4 Grad die geringste Dichte, aber wenn das Gemisch am Ende wärmer oder kälter ist dehnt sich das Wasser der Eiswürfel eventuell doch aus... Dazu müsstest du aber a) erstmal rechnen...
tut mir Leid, dass ich nicht wirklich weiterhelfen konnte.
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Also, zu a)
Das Eis hat 0°C. Wenn es schmilzt, wird daraus erstmal Wasser mit 0°C. Die Energie, die dazu benötigt wird, erhälst du aus der Schmelzwärme. Einfach mit der Masse des Eises multiplizieren.
Dann schaust du dir das restliche Wasser an. wenn man diesem die berechnete Energie abzieht, wie warm ist es dann? Teile die berechnete Energie von grade durch die Wärmekapazität und die Menge des warmen(!) Wassers, und du bekommst die temperaturdifferenz, die das warme Wasser mit macht.
Diese Differenz muß kleinergleich 30°C sein, damit das warme Wasser nach dem kompletten Schmelzvorgang noch über 0°C hat - ansonsten hätte es ja gefrieren müssen...
Nochmal: Die Energie, die in den 30°C des Wassers steckt, muß ausreichen, um das Eis zum Schmelzen zu bringen.
zur b)
Da braucht man nicht zu rechnen.
Das Glas läuft NICHT über.
der Grund ist folgender:
Wasser hat seine größte Dichte bei 4°C.
Das 30°C wird sich beim Abkühlen zusammenziehen, und ab 4°C wieder ausdehnen. Allerdings wird das Volumen nicht größer, als es bei 30°C schon war. Dazu müßte man jetzt in Tabellen nachschauen, aber es ist so...
Das warme Wasser wird sich also nicht ausdehen.
Und das Eis?
Tja, gehen wir davon aus, daß 1cm³ Wasser bei 0°C genau 1g wiegt.
Weil Eis sich ausdehnt, würde 1g Eis meinetwegen 1,1cm³ einnehmen. Es wiegt aber weiterhin 1g und wir daher auch exakt 1g Wasser, also 1cm³ verdrängen. Die restlichen 0,1cm³ sind über der Wasseroberfläche.
Wenn das Eis schmilzt, wird es wieder 1cm³ an Platz benötigen, genau so viel, wie es vorher verdrängt hat.
Auch hier nochmal anders:
Stell dir vor, Eis schwimmt in kaltem Wasser. Dann gibst du Gelantine rein, sodaß das Wasser erstarrt, ohne sich auszudehnen oder so. Das Eis hinterläßt in der Gelantinemasse jetzt ein paar Löcher, und guckt zudem oben noch etwas raus.
Wenn es jetzt schmilzt, wird es die Löcher exakt ausfüllen, es wird kein Tropfen oberhalb der erstarrten Wasseroberfläche übrig bleiben!
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| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 00:43 Do 11.01.2007 | | Autor: | ardik |
Hallo chipsy_101,
bei den Antworten zu b) fehlt mir unbedingt noch als Alternative der gute alte Archimedes:
Ein schwimmender Körper verdrängt so viel Wasser, wie seiner eigenen Masse entspricht.
Beim Schmelzen des Eiswürfels verändert sich die Masse des vormals gefrorenen Wassers natürlich nicht, also nimmt das geschmolzene Wasser auch nicht mehr Raum ein als ursprünglich der Eiswürfel.
Schöne Grüße
ardik
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 15:01 Fr 12.01.2007 | | Autor: | chipsy_101 |
Hallo zusammen,
tausend Dank für eure super Erklärungen, ich glaub jetzt hab ich es verstanden!!!!!
Viele Grüße
chipsy_101
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