452
🖩
Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und einem Elektron im Abstand 53 pm.
Wie groß ist die elektrische Kraft zwischen ihnen?
Wie groß müsste die Bahngeschwindigkeit des Elektrons sein?
644
🖩
Röntgenphotonen
Wie groß sind Energie, Masse, Impuls der Röntgenphotonen, die in einer Bildröhre (altes Fernsehgerät)mit der Beschleunigungsspannung 20 kV entstehen?
645
🖩
Eine Fotokathode aus Kalium (`W_"A"=2,24" eV"`) wird mit Licht bis zu einer kürzesten Wellenlänge `λ=238" nm"` bestrahlt.
Welche größte Geschwindigkeit besitzen die ausgelösten Fotoelektronen?
Bei welcher Gegenspannung werden alle Elektronen abgebremst?
646
🖩
Wie groß ist der maximale Impuls der Röntgen-Photonen, die in einer Bildröhre (altes Fernsehgerät) entstehen? (`U=16" kV"`)
649
🖩
Ein Atom besitzt außer dem Grundzustand noch drei angeregte Zustände, die um 8,5 eV, 11,8 eV bzw. 12,5 eV über dem Grundzustand liegen.
Wie groß sind die Wellenlängen und Frequenzen der Spektrallinien dieses Atoms?
650
🖩
Ein Atom besitzt außer dem Grundzustand noch drei angeregte Zustände, die um 7,5 eV, 10 eV bzw. 11 eV über dem Grundzustand liegen.
Wie groß sind die Wellenlängen und Frequenzen der Spektrallinien dieses Atoms?
651
🖩
Ortsunschärfe
Zur Zeit `t=0` wird der Ort eines Elektrons mit der Unschärfe `Δx=1" µm"` gemessen.
Wie groß ist die Ortsunschärfe nach 1 s?
663
🖩
Fotozelle
Eine Fotozelle wird mit einer Lichtleistung von 20 mW bestrahlt. Wenn die gesamte eingestrahlte Energie zur Auslösung von Fotoelektronen verwendet wird, so fließt ein Fotostrom von 8,5 mA. Wie groß kann höchstens die Austrittsarbeit der Kathode sein?
664
🖩
Eine Natriumfotozelle, bei der die Austrittsarbeit 1,91 eV beträgt, wird mit Licht der Wellenlänge 650 nm bestrahlt. Die Lichtleistung am Ort der Fotoschicht beträgt 10 mW. Wie groß ist die Stromstärke in der Zelle, wenn die gesamte eingestrahlte Energie zur Erzeugung von Fotoelektronen verwendet wird?
674
🖩
Wie groß ist (maximal) die Masse der Röntgen-Photonen, die in einer Bildröhre (altes Fernsehgerät) entstehen? (`U=26" kV"`)
676
🖩
Unschärferelation
Ein Geschoß (`m=50" g"`) fliegt mit 500 m/s durch ein kleines Loch auf einen 10 m dahinter aufgestellten Schirm. Wie klein müsste das Loch sein, damit der Auftreffpunkt auf dem Schirm eine Unschärfe von 1 mm bekommt?
677
🖩
de-Broglie-Wellenlänge
Wie groß ist die de-Broglie-Wellenlänge eines Elektrons, nach dem es durch eine Spannung von 100 V beschleunigt wurde?
678
🖩
de-Broglie-Wellenlänge
Ein Elektron soll eine de-Broglie-Wellenlänge von 0,1 nm aufweisen. Wie groß muss die Beschleunigungsspannung sein?
680
🖩
Beugung am Spalt
Ein Elektron fliegt mit `10^5" m/s"` durch ein Loch vom Durchmesser 0,001 mm auf einen 10 m entfernten Schirm.
Wie groß ist der Durchmesser der möglichen Auftrefffläche?
682
🖩
Fotoeffekt
Bei Bestrahlung eines Metalls mit Licht der Wellenlänge 564 nm muss man eine Gegenspannung von 1,35 V anlegen, um den Fotostrom bis auf 0 zu regeln. Welche Geschwindigkeit haben Fotoelektronen, die aus diesem Metall von Licht der Wellenlänge 437 nm ausgelöst werden?
683
🖩
Spektrallinien
Ein Atom emittiert folgende Spektrallinien:
1240 nm | 496 nm |355 nm | 165 nm | 113 nm
Wie sieht sein Energieniveauschema aus? (Unter der Annahme, dass die höheren Zustände immer enger beieinander liegen)
685
🖩
Elektronen werden auf die Geschwindigkeit `v = 2,17·10^7" m/s"` beschleunigt und treffen dann auf eine Metallplatte.
Wie groß sind Masse und Impuls der dabei entstehenden Photonen?
686
🖩
Spektrallinien
Ein Atom emittiert folgende Spektrallinien:
1770 nm / 376 nm /310 nm /146 nm /99 nm.
Wie sieht sein Energieniveauschema aus? (Unter der Annahme, dass die höheren Zustände immer enger beieinander liegen)
688
🖩
Wie groß ist die Masse, die bei der Verbrennung von 1 kg Kohle mit dem Heizwert 33000 kJ/kg in Wärme umgewandelt wird?
690
🖩
Wie groß ist die Energie, bei der die Elektronen eines Elektronenstrahles einen Massenzuwachs von 1 % erreichen? Bis zu welcher Beschleunigungsspannung darf man also näherungsweise ohne Berücksichtigung einer Massenänderung rechnen?
691
🖩
Wie groß ist die Energie, die die Ruhemasse eines Elektrons `m_"e"=9,11*10^-31" kg"` darstellt?
Wie groß müsste die elektrische Spannung sein, die eine Elementarladung durchläuft, um diese Energie zu erlangen?
692
🖩
Myonen werden in 20 km Höhe erzeugt und fliegen mit der Geschwindigkeit `v=0,9998*c` auf die Erde zu. Ihre Halbwertszeit ist 1,52 µs. Wie groß ist ihre Lebensdauer von der Erde aus betrachtet?
693
🖩
Ein radioaktiver Kern fliegt mit `c/2` in `x`-Richtung. In seinem Ruhesystem sendet er Elektronen mit `v=0,6*c` aus. Wie groß ist die Geschwindigkeit dieser Elektronen im Laborsystem, wenn sie in positiver bzw. negativer `x`-Richtung emittiert werden?
753
🖩
Mit den besten Vakuumpumpen kann der Gasdruck auf etwa 10–7 Pa vermindert werden. Wie viele Moleküle sind dann bei einer Temperatur von 0 °C noch in 1 cm³?
754
🖩
Eine Flasche mit 20 dm³ enthält 5 kg Propan (M = 44,1).
Wie viel m³ Gas mit 1 bar können daraus bei 20 °C entnommen werden?
755
🖩
Wie groß ist der Druck in einer 40 l fassenden Flasche, die bei 18 °C 4,147 kg Sauerstoff enthält?
756
🖩
In einer Gasflasche (20 l) befindet sich Sauerstoff bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 150 bar. Wie viele Gasmoleküle enthält die Flasche?
757
🖩
Auf welche Temperatur muss man ein Gas von 20 °C in einem abgeschlossenen Behälter erwärmen, damit der Druck verdoppelt wird?
758
🖩
Wie viel kg Sauerstoff-Gas befindet sich in der Gasflasche von 40 l bei 20 °C und 120 bar Überdruck?
759
🖩
Eine Wasserstoffflasche wurde bei 20 °C bis zu einem Druck von 100 bar gefüllt. Wie weit steigt der Druck, wenn die Flasche durch Sonnenbestrahlung auf 50 °C erwärmt wird?
760
🖩
Wie viele Atome enthält 1 cm³ Helium bei Normalbedingungen?
Wie lange wäre die Kette, wenn alle Atome nebeneinander gelegt werden? - Vergleichen Sie diese Länge mit dem Erdumfang!
761
🖩
Wie viel kg Wasserstoff sind in einer Stahlflasche mit einem Volumen von 20 dm³ bei 20 °C und 100 bar enthalten?
Wie viel kg Sauerstoff sind unter den gleichen Bedingungen in der Flasche?
762
🖩
Ein Behälter mit dem Volumen 50 l wird bei 20 °C und 1015 mbar verschlossen. Auf einem Berg wird er wieder geöffnet, nachdem der Inhalt sich auf die Außentemperatur -10 °C abgekühlt hat, der Außendruck beträgt 960 mbar. Strömt beim Öffnen des Behälters Luft ein oder aus, und wie groß ist das Volumen dieser Luft?
763
🖩
Im Zylinder eines Dieselmotors wird die Luft (60 °C, 1 bar) auf den 15. Teil des Volumens zusammengedrückt. Wie hoch sind Enddruck und Endtemperatur?
765
🖩
Um welchen Faktor wird der Druck erhöht, wenn das Volumen adiabatisch (`κ=1,4`) auf ein Zehntel seines Wertes reduziert wird?
767
🖩
Einer Gasflasche mit 40 dm³ Inhalt wird bei 10 °C Sauerstoff bis zu einem Überdruck von 10 bar gefüllt (Luftdruck 1 bar). Wie viele Liter kann man bei 25 °C und 1020 mbar daraus entnehmen?
768
🖩
1 m³ Luft enthält 4 mg Krypton. Wie viele m³ Luft müssen verarbeitet werden, um die Kryptonmenge zu gewinnen, die zur Füllung einer Glühlampe (65 cm³) bei 400 mbar und 24 °C nötig sind?
770
🖩
Der Kolben eines Kompressors vermindert das Volumen der aufgenommenen Gasmenge (`1,8" dm³"`, `1" bar"`, `17" °C"`) bis zum Öffnen des Austrittsventils auf `0,3" dm³"`.
Welcher Druck und welche Temperatur entstehen bei der adiabatischen Kompression des Gases (`κ = 1,4`)?
771
🖩
Welcher Druck und welcher Temperatur entstehen vor dem Einspritzen des Kraftstoffes in einem Dieselmotor, wenn die bei 40 °C und 1 bar eingelassene Luft (κ = 1,4) adiabatisch auf den 13. Teil ihres Ausgangsvolumens komprimiert wird?
774
🖩
Welche Temperatur hat ein Gas, das bei einem Druck von 10 nPa pro cm³ eine Million Teilchen enthält?
831
🖩
Braunkohle
Wie viel Braunkohle vom Heizwert 20 MJ/kg würde theoretisch ausreichen um die Luft (Dichte 1,25 kg/m³) eines 90 m³ großen Wohnraumes von 6°C auf 24°C zu erwärmen? (`c_p=1,009" kJ/kgK"`)
1246
🖩
Berechnen Sie die Leistung, die ein Heizkörper von 1 m² Oberfläche bei einer Temperatur von 100°C an ein Zimmer von 20°C durch Strahlung höchstens abgibt!
1252
🖩
Im Explosionskern einer Wasserstoffbombe werden Temperaturen um `5*10^7" K"` erreicht. Es entsteht ein enorm intensiver Strahlungsblitz.
Welche Strahlungsleistung hat eine Kugel mit `r = 1 " m"` bei dieser Temperatur?
Wie groß ist die Leistungsdichte der Strahlung `S` in W/m² in 5 km Entfernung? Vergleichen Sie den erhaltenen Wert mit der Solarkonstanten! (`5,67*10^{–8}" W/m²K⁴"`)
1253
🖩
Ein als Schwarzer Körper zu betrachtender Schmelzofen hat die Innentemperatur 1300°C. Er besitzt eine 20 cm x 25 cm große Öffnung. Die Außentemperatur beträgt 25°C.
Welche Wärmemenge strahlt der Ofen pro Stunde ab?
1257
🖩
Welche Temperatur hat die aus 10 m Chromnickeldraht von 1 mm Dicke gedrehte Wendel eines elektrischen Strahlofens, der eine Leistung von 1 kW aufnimmt, bei einer Raumtemperatur von 18°C? (ε = 0,6)
1259
🖩
Welche Leistung gibt ein Heizkörper von 1 m² Fläche bei einer Temperatur von 80°C an ein Zimmer von 20°C durch Strahlung höchstens ab?
1260
🖩
Der Metallfaden (Durchmesser 0,02 mm, Länge 10 cm) einer Glühlampe wird vom elektrischen Strom auf 3000 K erhitzt. Wie groß ist die abgestrahlte Leistung? (Annahme: Schwarzer Körper)
1261
🖩
Der Glühfaden einer 150-W-Halogenlampe strahlt wie eine Rechteckfläche von 2 · (5,8 · 2,9 mm²). Berechnen Sie die Temperatur des Glühfadens unter der Annahme, dass er ein Schwarzer Strahler ist und Energie nur durch Strahlung abgibt.
1262
🖩
Welche Leistung muss einer Glühlampe zugeführt werden, damit die Temperatur der Glühwendel 2500°C beträgt? Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmeaufnahme aus der Umgebung können vernachlässigt werden. Die strahlende Oberfläche der Wendel ist `0,45" cm²"`, Die Emmission ist `ε=0,35`. .
1276
🖩
Gas
Welche Arbeit wird von einem Gas verrichtet, dessen Anfangsvolumen 3 l ist und dessen Temperatur von 27°C auf 227°C ansteigt? Der Druck von 2 bar soll konstant bleiben.
1277
🖩
Gas
Welche Arbeit wird von einem Gas verrichtet, wenn es sich bei konstanter Temperatur von 3 l bei 20 bar auf ein Endvolumen von 24 l ausdehnt?
1278
🖩
Durch Zufuhr von 200 kJ werden 300 l Luft bei konstantem Druck erwärmt. Wie groß ist der Druck, wenn sich das Volumen dabei verdoppelt?
1279
🖩
Luft
`10" m³"` Luft von `1,1" bar"` und `30" °C"` werden polytrop (`n=1,3`) auf `1" m³" ` komprimiert. Wie groß sind Enddruck, Endtemperatur und die Änderung der inneren Energie der Gasmasse?
1280
🖩
Gas
1 kmol eines einatomigen Gases (`c_V= 3/2*R 1/"kmol"`) wird zuerst bei konstantem Druck um 20 K und dann bei konstantem Volumen um 30 K erwärmt. Welche Wärmemenge muss man zuführen? (`R = 8,3"kJ"/"kmol K"`)
1281
🖩
Sauerstoffflasche
In einer Sauerstoffflasche von 45 l Inhalt steht das Gas bei 0°C unter einem Druck von 100 bar. Wie hoch steigen Temperatur und Druck an, wenn dem Gas `80" kJ"` Wärme zugeführt wird? (`c_V=656"J"/"kg K"`, `R_"S"=260"J"/"kg K"`)
1282
🖩
Sauerstoffflasche
In einer Sauerstoffflasche von 40 l Inhalt steht das Gas bei 19°C unter dem absoluten Druck 80 bar. Wie hoch steigen Temperatur und Druck, wenn dem Gas 85 kJ Wärmeenergie zugeführt werden?(`c_V=656"J"/"kg K"`, `R_"S"=260"J"/"kg K"`)
1283
🖩
Kompressor
Welches Luftvolumen von 6 bar Überdruck kann ein Kompressor bei isothermer Verdichtung stündlich höchstens liefern, wenn er eine Antriebsleistung von `15 " kW" `aufnimmt? (Außendruck 1 bar)
1285
🖩
Luftkompressor
Ein Luftkompressor nimmt eine Leistung von 15 kW auf und verdichtet isotherm stündlich 200 m3 Luft vom Anfangsdruck 1,12 bar. Welcher Enddruck wird bei einem Wirkungsgrad von 85% erreicht?
1286
🖩
Gas
Ein Volumen von 22,4 l gasförmigem Stickstoff bei 1 bar und 0°C wird adiabatisch auf 1/10 seines ursprünglichen Volumens komprimiert. Wie groß sind Enddruck, Endtemperatur und die von außen am Gas verrichtete Arbeit?(`c_V=741" J/kgK"`)
1287
🖩
Wie groß ist die bei der Kompression eines Gases von 30 l bei 1 bar auf ein Volumen von 3 l verrichtete Arbeit, wenn die Temperatur konstant bleibt?
1288
🖩
Kühlwasser
4 m³ Luft vom Normalzustand (0°C, 1013 mbar) werden unter Aufwand von 350 kJ komprimiert, wobei die Endtemperatur 82°C erreicht wird. Welche Wärmemenge führt das Kühlwasser dabei ab?
1289
🖩
Zylinder
Der in einem Zylinder von 400 cm² Querschnitt bewegliche Kolben wird um 20 cm nach innen geschoben, wodurch sich der Druck der eingeschlossenen Luft adiabatisch verdoppelt. Wie groß ist das Anfangsvolumen im Zylinder?
1290
🖩
Expansion eines Gases
Welche Arbeit wird bei der Expansion eines Gases von einem Anfangsvolumen von 3 l auf ein Endvolumen von 30 l gegen den konstanten Druck von 2 bar verrichtet?
1291
🖩
Welche Arbeit verrichten 15 kg Luft, wenn diese bei gleichbleibendem Druck von 20°C auf 150°C erwärmt wird?
1292
🖩
Luft
Welches Luftvolumen lässt sich durch Zufuhr von 2,5 kWh bei konstantem Druck um 30 K erwärmen?(`c_p=1,009 "kJ"/"kg K"`, `ϱ=1,25"kg"/m³"`)
1293
🖩
Welche Arbeit ist aufzuwenden, um 12 m³ Druckluft von 12 bar herzustellen, wenn der Anfangsdruck 1,1 bar beträgt und die Temperatur konstant bleibt?
1294
🖩
Welche Arbeit (kWh) kann mit 800 l auf 25 bar Überdruck komprimierter Luft bei 20°C auf isothermem Weg bestenfalls gewonnen werden, wenn der Außendruck 1 bar beträgt?
1295
🖩
Bei isothermer Expansion eines Gases unter Verrichtung maximaler Arbeit kann Wärme vollständig in mechanische Arbeit umgewandelt werden. Steht diese Behauptung in Widerspruch zum II. Hauptsatz der Wärmelehre (Begründung!)?
1296
🖩
In einem Kraftwerk werden im Jahresmittel 10 MJ zur Erzeugung von 1 kWh verbraucht. Das Kraftwerk arbeitet mit einer Dampftemperatur von 530°C und einer Kondensatortemperatur von 40°C.
Wie groß sind der effektive bzw. der thermische Wirkungsgrad?
1297
🖩
Eine Wärmepumpe verwendet Grundwasser von 8°C und soll eine Wassertemperatur von 55°C erreichen. Die notwendige Heizleistung für die Wohnung beträgt 10 kW. Welche Leistung muss die Wärmepumpe mindestens erbringen?
1298
🖩
Wie groß ist der ideale Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, die zwischen 60°C und 171°C arbeitet? Wie weit müsste die höhere Temperatur angehoben werden, damit ein idealer Wirkungsgrad von 40% erzielt wird?
1326
🖩
Eisen besitzt die Austrittsarbeit `4,63" eV"`. Mit welcher Geschwindigkeit verlassen die Fotoelektronen dieses Metall, wenn Strahlung mit der Wellenlänge von `180" nm"` auftrifft?
1327
🖩
Lithium besitzt die Austrittsarbeit `2,9" eV"`. Mit welcher Geschwindigkeit verlassen die Elektronen dieses Metall bei Bestrahlung mit UV-Licht der Wellenlänge `240" nm"`?
1709
🖩
Ein als schwarzer Körper zu betrachtender Schmelzofen hat die Innentemperatur 1300°C. Er besitzt eine 20 cm x 25 cm große Öffnung. Die Außentemperatur beträgt 25°C.
Bei welcher Wellenlänge strahlt der Ofen am meisten Energie ab?
1710
🖩
Ein als schwarzer Körper zu betrachtender Schmelzofen hat die Innentemperatur 1300°C. Er besitzt eine 20 cm x 25 cm große Öffnung. Die Außentemperatur beträgt 25°C.
Welche Energie transportiert ein Strahlungsquant mit der Wellenlänge bei der maximalen Ausstrahlung aus dem Ofen?
1712
🖩
Wie groß ist die Energie eines Strahlungsquants der Wellenlänge 2 nm (Röntgenstrahlung) in eV?
1714
🖩
Die Ausstrahlung der Sonne besitzt ein Maximum bei der Wellenlänge 500 nm. Wie hoch ist ihre Oberflächentemperatur?
1715
🖩
Ein Heizkörper hat bei einer strahlenden Oberfläche von 1,5 m² eine Temperatur von 80°C. Welche Heizleistung gibt er durch Strahlung an die Umgebung (20°C) ab?
1716
🖩
Die Sonne besitzt eine Leuchtkraft von 3,8·1026 W. Wie groß ist die Temperatur ihrer Oberfläche (unter der Voraussetzung einer schwarzen Strahlung)?
1717
🖩
Der Wolframdraht in einer Glühlampe hat einen Durchmesser von 0,2 mm und eine Länge von 100 mm (gewendelt). Er soll auf etwa 2800 K erhitzt werden. Welche Leistung muss der Glühlampe zugeführt werden?
1746
🖩
Wie viele Photonen treffen (von der Sonne kommend) auf einem Quadratmeter der Erdoberfläche ein?
1747
🖩
Die Austrittsarbeit für Cäsium ist 2,14 eV.
Wie groß sind die Grenzfrequenz und die Grenzwellenlänge?
1748
🖩
Bei Zink liegt die langwellige Grenze des Fotoeffekts bei 286 nm. Wie groß ist die Austrittsarbeit für dieses Metall?
1751
🖩
Photonen
Eine Glühlampe strahlt mit einer Leistung von 60 W Licht mit einer mittleren Wellenlänge von 520 nm aus.
Wie viele Photonen sendet die Lampe pro Sekunde aus, wenn ca. 1% der elektrischen Leistung in Licht umgewandelt wird?
2557
🖩
Durch die Höhenstrahlung entstehen in 20 km Höhe Myonen mit einer mittleren Lebensdauer von 2,2 µs. Wie groß muss ihre Geschwindigkeit mindestens sein, damit sie die Erdoberfläche erreichen?
2591
🖩
Welches Volumen nimmt eine Gasmenge von ursprünglich 12 l ein, wenn sich der Druck von 1,5 bar auf 2,5 bar und die Temperatur von 7 °C auf 77 C geändert haben?
2592
🖩
Ein Boot fährt auf einem sehr breiten Fluss. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt über die gesamte Breite konstant 6 km/h. Das Boot fährt nun mit einer Eigengeschwindigkeit von `v_b=10" km/h"` eine Strecke von 1 km stromaufwärts, dreht dann um und fährt zum Ausgangspunkt zurück.
Wie lange benötigt es für den 2km langen Weg?
2593
🖩
Ein Boot fährt auf einem sehr breiten Fluss. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt über die gesamte Breite konstant 6 km/h. Das Boot übersetzt nun mit einer Eigengeschwindigkeit von `v_b=10" km/h"` den Fluss normal zur Strömungsrichtung und kehrt nach 1 km Fahrt wieder um.
Wie lange benötigt es für den 2 km langen Weg?
2594
🖩
Der Beifahrer in einem mit der Geschwindigkeit v fahrenden Cabrio wirft einen Ball senkrecht in die Luft (Luftwiderstand wird vernachlässigt). Wie erscheint der Wurf im "Bezugssystem Auto"? Wie erscheint er vom ruhenden "Bezugssystem Straße" aus?
2595
🖩
Ein Lichtstrahl bewegt sich von einer Quelle zu einem System zweier Spiegel und wieder zurück.
a) Was gilt für das Licht zwischen den beiden Spiegeln im ruhenden Bezugssystem S (Quelle - Spiegel)?
b) Was ergibt sich in einem bewegten Bezugssystem S'?
2596
🖩
Eine Rakete fliegt mit 80% der Lichtgeschwindigkeit an zwei Raumstationen vorbei, deren Uhren synchronisiert sind. Aus der Sicht der Raumstationen vergeht dabei eine Zeit von `t_R=5 "s"`.
Welche Zeit vergeht auf einer Uhr an Bord der Rakete?
2597
🖩
Eine Rakete bewegt sich mit 80 % der Lichtgeschwindigkeit und schaltet einen Scheinwerfer ein. Dann misst der ruhende Beobachter für den Lichtstrahl die Geschwindigkeit.
Welche Geschwindigkeit hat der Lichtstrahl?
2598
🖩
Bei einem Elektronenstrahloszilloskop werden die Elektronen mit einer Spannung von 10 kV beschleunigt.
a) Welche Geschwindigkeit haben die Elektronen?
b) Wie verändert sich die Masse des Elektrons?
2601
🖩
In einem Beschleuniger werden Protonen (Ruhmasse `m_0=1,6726*10^-27 "kg"`) auf 0,9999 c beschleunigt.
Wie groß ist ihre dynamische Masse und ihre kinetische Energie?
3456
🖩
Ein Automotor gibt eine mechanische Leistung von 30 kW bei einem Benzinverbrauch von 10 Liter pro Stunde ab.
Wie groß ist der thermodynamische Wirkungsgrad?
3460
🖩
Ein Muskel besitzt einen Wirkungsgrad von etwa 30%. Welches Temperaturverhältnis müsste mindestens vorliegen, wenn er als Wärmekraftmaschine arbeitet?
3463
🖩
Bei einem Kühlschrank strömt dauernd von außen mit 40 W Wärmeenergie pro Zeit ins Kühlfach, die unter einem elektrischen Leistungsaufwand von 20 W wieder nach außen in die wärmere Umgebung geschafft werden müssen. Wie groß ist das Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu elektrischer Leistung?
3984
🖩
In einem Zylinder von 80 mm Durchmesser befindet sich Luft. Gegen einen gleichbleibenden Druck von 100 000 Pa schiebt sie den Kolben um 40 mm nach außen. Wie groß ist die dabei verrichtete Arbeit?
4007
🖩
Eine Stahlflasche fasst `40" dm³"` und wird mit `150" bar"` gefüllt.
Wie viel Liter Gas von 1 bar liefert die Flasche?
4008
🖩
Wie viel m³ Luft entweichen (bei gleichbleibendem Druck) aus einem Saal `V_1=200 " m³"`, wenn die Temperatur von `12" °C"` auf `22" °C"` steigt?
4009
🖩
`2,2" dm³"` Luft werden bei unveränderlicher Temperatur von `0,95" bar"` auf `5" bar"` verdichtet. Wie groß ist das entstehende Volumen?
4010
🖩
In einem geschlossenen Gefäß befindet sich Luft von einem Druck `p_1= 1 " bar"` und einer Temperatur von `60" °C"`. Welcher Druck stellt sich in dem Gefäß ein, wenn auf `20" °C"` abgekühlt wird?
4017
🖩
Chemische Prozesse spielen sich in der Atomhülle ab. Die dabei typisch auftretenden Energien liegen bei etwa 3 eV. Wie kann man daraus den Heizwert für z. B. Kohlenstoff abschätzen?
4074
🖩
500 Bienen schließen sich für 20 min kugelförmig (`r = 2" cm"`) um eine Hornisse zusammen. Wie viel Energie muss jede Biene zusätzlich aufbringen, um eine Temperaturerhöhung von 35 °C auf 48 °C aufrecht zu erhalten? Der Emissionsgrad kann mit etwa 0,8 angenommen werden.
4426
🖩
Wie groß sind die Energien von Strahlungsquanten der Wellenlänge 550 nm (grünes Licht) bzw. 2 nm (Röntgenstrahlung) in eV?
4490
🖩
In einem Zylinder von 50 mm Durchmesser befindet sich Luft, die gegen einen konstanten Druck von 1,4 bar einen Kolben nach außen schiebt und dabei eine Arbeit von 15 J verrichtet. Wie groß ist die Verschiebung? Stellen Sie den Vorgang grafisch in einem p-V-Diagramm dar!
4491
🖩
Beschreiben Sie den Vorgang beim Übergang von A→B in der Abbildung und berechnen Sie die äußere Arbeit!
4537
🖩
Die Temperatur von 5 g `"O"_2` wird von 18 °C auf 218 °C erhöht. Wie groß ist die Zunahme an innerer Energie, wenn der Vorgang adiabatisch, isochor bzw. isobar verläuft?
Das Anfangsvolumen betrage jeweils 3 l. Wie groß ist für alle drei Fälle das Endvolumen und der Wärmebedarf?
Wie groß ist für die drei Fälle die äußere Arbeit?
4538
🖩
10 g He von 5 bar und 27 °C werden adiabatisch auf ein Viertel des Anfangsvolumens komprimiert. Wie groß ist der Enddruck, die Endtemperatur und die Kompressionsarbeit?
4539
🖩
1 g Luft wird polytrop von 1 dm³ und 1 bar auf 40 cm³ bei 40 bar komprimiert. Wie groß ist Anfangs- und Endtemperatur, der Polytropenexponent und der Zuwachs an innerer Energie?
4540
🖩
5 kg Sauerstoff expandieren bei 17 °C von 20 dm³ auf 4 m³. Wie viel Wärme nimmt dieses Gas dabei auf?
4541
🖩
5 kg Sauerstoff werden polytrop von 4 m³ und 17 °C unter Aufwendung einer Arbeit von 2,5 MJ komprimiert, wobei die Temperatur auf 77 °C steigt. Wie groß ist der Polytropenexponent, die spezifische Wärmekapazität und die während des Vorgangs abzuführende Wärme?
4542
🖩
Auf welchen Bruchteil sinkt der Druck, wenn ein Gas polytrop mit `n = 1,1` auf das 8,11-fache Volumen expandiert?
4543
🖩
Beim Aufpumpen der Reifen eines Fahrrades erfolgt in der Pumpe eine schnelle Kompression von 1 bar auf 8 bar. Welche Temperatur würde bei einer Ausgangstemperatur von 27 °C erreicht, wenn der Vorgang adiabatisch verläuft?
4617
🖩
Ein Elektron wird auf eine Energie von 3,12 MeV beschleunigt. Wie groß ist seine Geschwindigkeit?
4730
🖩
Berechnen Sie aus der Temperatur der Sonnenoberfläche (5 790 K) die Wellenlänge des Strahlungsmaximums (Wien’sches Verschiebungsgesetz)!
4918
🖩
Li-Atom
Wie groß ist die Energie, die ein Elektron eines Li-Atoms aufnimmt, wenn es vom 2p-AO in das 7d-AO gehoben wird? Mit welcher Art von Strahlung kann man diese Energiezufuhr realisieren?
4919
🖩
Welche Strahlung emittiert ein angeregtes Li-Atom, wenn das angeregte Elektron von 6p-AO auf das 3s-AO springt?
5049
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0,2 kg `"O"_2` werden bei 27° isotherm auf ein Drittel des Volumens komprimiert. Wie viel Wärme ist abzuführen?
5050
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Bei welcher Temperatur ist eine Arbeit von 100 kJ erforderlich, um 0,55 kg Luft isotherm auf ein Sechstel des Ausgangsvolumens zu komprimieren?
5051
🖩
Ein Benzinmotor hat eine Verbrennungstemperatur von 2 600 °C, die Endtemperatur des Arbeitsgases hat 1 000 °C. Wie groß ist der maximal mögliche Wirkungsgrad?
5974
🖩
Wie groß ist das kritische Magnetfeld `B_"K"` für Quecksilber-Tellur-Barium-Calcium-Kupferoxid (`T_"S"=135" K"`) bei einem Magnetfeld von `B=500" mT"` und einer Temperatur −191 °C?
6428
🖩
Ein Lichtquant hat eine Energie von 1 eV. Berechnen Sie seine Frequenz und Wellenlänge im Vakuum!
6436
🖩
Cäsium besitzt die Austrittsarbeit `2,14" eV"`. Mit welcher Geschwindigkeit verlassen die Elektronen dieses Metall bei Bestrahlung mit UV-Licht der Wellenlänge `210" nm"`?
6562
🖩
Ein Zug fährt mit 25 m/s an einem Beobachter auf einem geraden Gleis vorbei. Ein Passagier im Zug und der Beobachter sind zum Zeitpunkt t' = t = 0 auf gleicher Höhe. 25 s danach sieht der Beobachter in 700 m Entfernung ein Auto auf der parallel zum Gleis führenden Straße. Nach weiteren 5 s befindet sich das Auto bei 780 m. Geben Sie die Koordinaten und die Geschwindigkeit des Autos im System des Beobachters und im System des Passagiers an!
6563
🖩
Ein Boot entfernt sich von der Ablegestelle mit 12 m/s aufs offene Meer. 30 s danach taucht in Fahrtrichtung in 1200 m Entfernung vom Steg ein Delfin auf. Wie lauten die Koordinaten des Delfins im System Boot bzw. Steg?
6575
🖩
Gegeben sind zwei Inertialsysteme S0 und S1, die durch zwei Koordinatensysteme beschrieben werden. Die Achsen dieser Koordinatensysteme liegen jeweils parallel. Der Ursprung von S1 hat in S0 die Koordinaten (4;-2;5). Ermitteln Sie die Koordinaten des Punktes
a) P in S1, wenn sie in S0 (-4; 2; 3) lauten.
b) Q in S0, wenn sie in S1 (2; 3; -7) lauten.
6581
🖩
Ein Autorennen, bei dem mit einer mittleren Geschwindigkeit von 180 km/h gefahren wird, dauert zwei Stunden. Um welche Zeitspanne sind die Rennfahrer weniger gealtert als die Zuschauer?
6582
🖩
Zwei Raketen fliegen mit je 70 % der Lichtgeschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung an einer Raumstation vorbei. Mit welcher Geschwindigkeit entfernen sie sich voneinander?
6583
🖩
Ein Körper von der Masse 10 kg wird auf 0,8 c beschleunigt. Welche Energie ist dazu klassisch bzw. relativistisch nötig?
6584
🖩
Fossile Brennstoffe besitzen einen Heizwert von ungefähr 40 MJ/kg. Welcher Masseänderung entspricht das?
6585
🖩
Der mittlere Energieverbrauch pro Person betrug 1980 in Westeuropa ca. 120 GJ. Mit welcher Masse könnte man diesen Verbrauch decken?
6586
🖩
Die Sonne hat eine Leuchtkraft von 3,8·1026 W und eine Masse von 2·1030 kg. Wie groß ist ihr Masseverlust pro Sekunde? Nach welcher Zeit hat ihre Masse um 1 % abgenommen?
6589
🖩
Eine Rakete bewegt sich mit 80 % der Lichtgeschwindigkeit und schießt eine zweite Rakete mit der gleichen Geschwindigkeit (relativ zur ersten) ab. Wie rasch bewegt sich die zweite Rakete, von einem ruhenden Beobachter aus beurteilt?
6625
🖩
Ein Raumschiff entfernt sich mit 60 % der Lichtgeschwindigkeit von der Erde. Nachdem an Bord 16 Jahre vergangen sind, kehrt das Raumschiff mit 80% der Lichtgeschwindigkeit zurück.
Welche Zeit ist auf der Erde zwischen Start und Landung vergangen?
6626
🖩
Ein Astronaut tritt mit 25 Jahren eine Weltraumreise an, die ihn mit `v=12/13*c` durch das All führt. Bei der Rückkehr ist sein auf der Erde gebliebener Zwillingsbruder 69 Jahre alt. Wie alt ist der Astronaut?
6627
🖩
In einem Linearbeschleuniger wird ein Elektron auf die Geschwindigkeit `v=0,6*c` beschleunigt. Anschließend durchfliegt es mit konstanter Geschwindigkeit eine Strecke von 9 m Länge. Wie lange braucht es dazu? Welche Zeit vergeht im Ruhesystem des Elektrons? Wie lang ist die Strecke für das Elektron?
6684
🖩
Bei welcher Temperatur haben 58,5 m³ Luft die Masse 71,7 kg, wenn der Luftdruck 1,013 bar beträgt?
6685
🖩
Wie groß ist das Volumen von 400 g Sauerstoff, wenn die Temperatur 40°C und der Druck 2,5 bar betragen? Wie groß ist die Anzahl der darin enthaltenen Moleküle?
6796
🖩
Ein Gas mit dem Zustand 1 (`V_1= 1 " dm³"`; `p_1= 1 " bar"`) wird auf den Zustand 2 (`V_2=0,25" dm³"`; `p_2= 4" bar"`) isotherm komprimiert. Wie groß ist die erforderliche Arbeit?
6797
🖩
Stellen Sie eine Beziehung zwischen der Temperatur `T` und dem Volumen `V` bei einem adiabatischen Vorgang auf!
6808
🖩
Berechnen Sie alle möglichen Wellenlängen des Wasserstoffatoms, die im optischen Bereich von 380 nm bis 770 nm liegen.
6901
🖩
Ein Atom besitzt außer dem Grundzustand noch zwei angeregte Zustände, die um 9,8 eV bzw. 12,3 eV über dem Grundzustand liegen. Wie groß sind die Frequenzen und Wellenlängen aller möglichen Spektrallinien dieses Atoms?
6912
🖩
Find the wavelength of the photon that is emitted when a hydrogen atom undergoes a transition from `n_u=5` to `n_l=2`.
7024
🖩
Berechnen Sie den Faktor `k` der Lorentztransformation für ein Teilchen, das sich mit der halben Lichtgeschwindigkeit bewegt!
7025
🖩
Ein Kind befindet sich in einem Zug, der mit 72 km/h unterwegs ist. Es schießt einen Ball mit 5 m/s in Fahrtrichtung. Wie groß ist die Geschwindigkeit des Balls für einen ruhenden Beobachter außerhalb des Zuges in m/s?
zu den Aufgaben im
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Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer über einen Messingdraht (Durchmesser 0,8 mm) laufenden Schwingung beträgt 120 m/…
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