Aufgabenstellung

1 Wärmeäquivalent nach Joule
L

Joule (1818 - 1889) bestimmte mit einer Art Rührwerk den Umrechnungsfaktor zwischen Wärmemenge in cal und (mechanischer) Energie. Wärmemenge hatte ja früher auch deshalb eine eigene Einheit, weil man zunächst nicht wußte, dass Wärme eine Form von Energie ist.

Joule ließ bei seinem Versuch zwei Massenstücke mit je ca. 13 kg 20 mal eine Strecke von ca. 1,60 m herabsinken. Unter Berücksichtigung aller Verluste gelangte er zu dem folgenden Ergebnis: "Damit sich 1 Pfund (0,454 kg) Wasser um 1° F erwärmt, muss eine Masse von 781,5 Pfund um 1,00 Fuß (1Fuß = 0,305m) abgesenkt werden."
Berechne aus diesen Angaben die spezifische Wärmekapazität von Wasser.

Versuche durch Recherche und Rechnungen noch mehr über den Originalversuch zu erfahren.

2 Wärmeäquivalent nach Mayer
L Auch Robert Mayer (1814-1878) kam zu dem Schluss, dass Wärme eine Energieform sei. Er kam zu dem Resultat, dass ein Wassertropfen aus einer Höhe von 365 m herabfallen müsse, damit er sich um 1°C erwärme (vorausgesetzt, dass die gesamte potentielle Energie in innere Energie umgewandelt wird). Wie groß ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser, die Mayer errechnet hat?
3 Heizwert und Brennwert
L Der Heizwert von Erdgas liegt zwischen 32 und 42 MJ/m3. Das Verhältnis Brennwert / Heizwert ist 1,11. Welche Menge Wasserdampf enthält dann das Rauchgas, das 1 m3 Erdgas erzeugt?
4 Bad
L Berechne, welche Menge Holz, Heizöl, Heizgas und welche el. Energie notwendig ist, um das Wasser für ein Vollbad zu erwärmen. Berechne auch die Kosten laut den derzeitigen ortsüblichen Energiepreisen. Suche die notwendigen Daten im Internet.
5 Sonnenkollektoren
L/M Finde durch Recherche heraus, welche Leistung 1 m2 Kollektorfläche für die Erwärmung von Wasser zur Verfügung stellen kann. Berechne, welche Kollektorfläche sinnvoll ist, wenn man für einen 4 Personenhaushalt das Warmwasser produzieren möchte. Nach wieviel Jahren amortisiert sich bei den derzeitigen Energiepreisen die Installation einer Solaranlage für Warmwasser, wenn der Bau der Anlage € 5.500,- kostet.

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