51 Aufgaben zum Kapitel

772

Warum ist die Luft in größerer Höhe nicht wärmer, obwohl doch warme Luft aufsteigt? Warum kühlt sich aufsteigendes Warmwasser nicht ebenso ab wie aufsteigende Warmluft?

794
🖩

Gasherd

Auf einem Gasherd steht ein Topf mit Wasser. Weshalb geht die Erwärmung von 10°C auf 20°C schneller vor sich als 70°C auf 80°C?

795
🖩

Leistung

Welche Leistung ist nötig, um den 40 cm langen und 2 cm dicken Silistab eines elektrischen Ofens (Innentemperatur 300 ºC) auf Dunkelrotglut (700 ºC) zu halten?

850
✅ *

Wasserkreislauf

WasserkreislaufBei Erwärmen der in der Zeichnung angegebenen Stelle wird das Wasser in dem Rohr …

866
✅ *

Heizung

HeizungIm beheizten Zimmer bewegt sich die Luft …

1245
🖩

Durch ein Stahlrohr von 2 mm Wandstärke (λ = 45 W/m ·K) wird Wasser geleitet, das von den Flammengasen erhitzt wird. Um wieviel % ändert sich der Wärmedurchgangskoeffizient des blanken Rohres, wenn sich ein 3,5 mm starker Belag von Kesselstein (λ = 0,7 W/m ·K) gebildet hat? (αi = 25800 W/m2K, αa = 140 W/m2K)

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!

1248
🖩

Heizkörper

Zu berechnen ist der Wärmedurchgangskoeffizient für die Wand eines Heizkörpers aus Stahlguss (`d=4" mm"`, `λ_W=47" W/mK"`) bei den Wärmeübergangskoeffizienten `α_"i"=1200" W/m²K"` und `α_"i"=7" W/m²K"`. Es soll gezeigt werden, dass nahezu der ganze Temperaturunterschied an der Grenzschicht der Luft liegt, sodass man den Einfluss der Gusswand und der Flüssigkeitsgrenzschicht vernachlässigen könnte.

1249
🖩

Kühlraum

Welche Wärmemenge strömt je Stunde von außen durch die Wände, Decken und den Boden (zusammen 216 m 2) eines Kühlraumes im Inneren eines Hauses (αi = αa = 8 W/(m2K)), wenn bei einer Außentemperatur von 18°C eine Kühltemperatur von –20°C aufrecht erhalten wird, bei 25 cm starken Wänden (λ = 0,7 W/(m2K))?

1250
🖩

Kühlraum

Welche Wärmemenge strömt je Stunde von außen durch die Wände, Decken und den Boden (zusammen 216 m²) eines Kühlraumes im Inneren eines Hauses, wenn bei einer Außentemperatur von 18°C eine Kühltemperatur von –20°C aufrecht erhalten wird? (`α_"i"=α_"a"=8" W/m²K"`, zusätzliche Isolierung mit einer 20 cm dicken Schicht aus Glaswolle: `λ=0,05" W/m²K"`)

1254
🖩

Wal

Ein Wal hat eine 30 cm dicke Fettschicht (`λ = 0,4" W/mK"`). An ihrer Innenseite ist die Körpertemperatur `T_"1" = 37"°C"`, an der Außenseite ist die Temperatur `T_"1" = 5"°C"`. Der Inhalt der Körperoberfläche ist ca. 120 m². Welche Heizleistung muss der Wal zur Aufrechterhaltung seiner Körpertemperatur aufbringen?

1255

Fasst man im Zimmer liegende Gegenstände aus Metall an, so empfindet man sie als kalt; Holz oder Styropor empfindet man dabei als wärmer. Was ist die Ursache?

1258
🖩

Ein Warmwasserspeicher hat die Form eines Zylinders von 40 cm Innendurchmesser und 120 cm Länge. Er ist mit einer Isolierschicht (`d=6" cm", λ=0,07" W/mK"`) umgeben und ganz mit Wasser von 75°C gefüllt. Um wie viel Grad kühlt sich sein Inhalt bei einer Außentemperatur von 20°C in 1 h ab (`λ_"a"=7" W/m²K"`)?

1263
🖩

Von den Brennstoffelementen eines Kernreaktors, deren Oberflächentemperatur 632°C beträgt, werden pro Stunde und m² 200 MJ abgegeben. Wie groß ist die Wärmeübergangszahl, wenn das die Wärme abführende Gas die Temperatur 600°C hat?

1380

Wie kann man die Wärmebewegung bei Festkörpern beschreiben?

1381

Wie kann man die Wärmebewegung bei Flüssigkeiten beschreiben?

1382

Wie kann man die Wärmebewegung bei Gasen beschreiben?

1420

Wie ist der Wärmestrom definiert?

1421

Wovon hängt der Wärmestrom bei der Wärmeleitung ab?

1422

Wovon hängt der Wärmestrom beim Wärmeübergang ab?

1423

Wovon hängt der Wärmestrom beim Wärmedurchgang ab?

1424

Wie ist die Wärmedurchgangszahl zusammengesetzt?

1426

Wie kann man eine Wärmedämmung verbessern?

1428

Was versteht man unter Wärmekonvektion?

1533

Was ist die Brown'sche Bewegung?

1534

Was ist Diffusion?

1535

Was ist Osmose?

1580

Welche Stoffe sind gute Wärmeleiter?

1581

Welche Stoffe sind schlechte Wärmeleiter?

1582

Ist für Wärmestrahlung ein Wärmeleiter notwendig?

2045

Was ist Wärmestrahlung?

2580
🖩

Welche Wärmemenge fließt in einer Stunde durch einen Kupferstab von 20 cm Länge und 1 cm² Querschnitt, wenn zwischen den Enden eine Temperaturdifferenz von 12 K aufrechterhalten wird?

2581
🖩

Welcher Temperatursprung liegt an einer 2,5 m² großen Fläche vor, wenn der Wärmestrom 150 W beträgt (Wärmeübergangaszahl `α=22" W/m²K"`)?

2583
🖩

Um wie viel Prozent können die Heizkosten gesenkt werden, wenn bei 2 °C Außentemperatur die Raumtemperatur von 22 °C auf 20°C gesenkt wird?

2587
🖩

Für eine Ziegelmauer wurde für mittlere Windgeschwindigkeiten eine Wärmedurchgangszahl `U=1,5" W/m²K"` errechnet.

Welche Wärmemenge geht dann durch 15 m² Wandfläche bei `vartheta'_i=20 "°C"` und `vartheta'_a=-10 "°C"` in einer Stunde verloren?

2588
🖩

Eine 3 mm dicke Fensterscheibe hat die Wärmeleitfähigkeit `λ=0,85" W/mK"`. An der Außenseite ist wegen bewegter Luft mit `α_"a"=22" W/m²K"` zu rechnen während `α_"i"` gegenüber ruhender Luft nur `8" W/m²K"` beträgt.

58.7

Wie groß ist der U-Wert für eine Scheibe?

Wie groß ist der U-Wert für zwei Scheiben im Abstand von 1 cm?

2710

Welcher Vorgang führt im Heizkörper (Radiator) im Raum zur Erwärmung?

2834

Wird ein Finger mit der Luft aus der Lunge (ca 35°C) angeblasen, wird das als kühl empfunden. Begründung?

3204
✅ *

Wasserstoff Diffusion

Gase (z.B. Wasserstoff) diffundieren bei Erhöhung der Temperatur leichter durch feste Metalle hindurch, weil …

3205
✅ *

Diffusionsgeschwindigkeit

Die Teilchen ändern bei der thermischen Bewegung durch Zusammenstöße dauernd ihre Richtung. Daher ist die Diffusionsgeschwindigkeit immer …

3218
🖩

Welche Konzentration in kmol/m³ muss eine Lösung haben, die bei 300 K einen osmotischen Druck von 1 bar hat?

3219
🖩

Ein Liter Meerwasser enthält etwa 30 g NaCl (`M_"r"=58,5" 1/kmol"`). Wie groß ist der osmotische Druck bei `T=300 " K"` (ohne Berücksichtigung der Dissoziation)?

3305
✅ *

Die durch eine Wand weitergeleitete Wärmeenergie ist unter sonst gleichen Bedingungen zur Wanddicke …

3307
🖩

An der Außenseite einer 50 cm dicken Ziegelwand (`λ= 0,7 {"W"}/{"m·K"})` werden 5°C, an der Innenseite 15°C gemessen. Berechnen Sie, wie viel Wärmeenergie pro Zeit und Wandfläche nach außen geleitet wird.

3308
🖩

Aus Messungen in Bergwerken weiß man, dass die Gesteinstemperatur pro 100 m um etwa 3K steigt. Die Wärmeleitfähigkeit von Gestein liegt bei `2{"W"}/{"m·K"}`. Dadurch fließen ____ W/m² zur Oberfläche.

3309
🖩

Ein Thermometer mit einer 0,5 mm dicken Glaswand (`Lambda=1 {"W"}/{"mK"}`, `A=1"cm²"`) wird plötzlich in eine 50 K wärmere Umgebung gebracht. Um die Temperatur der Thermometerflüssigkeit anzugleichen sind 20 J erforderlich. Berechnen Sie, wie lange der Temperaturausgleich etwa dauert. (Die Formel für die Wärmeleitung soll trotz sich verändernder Temperaturdifferenz verwendet werden.

3317
✅ *

Der Wert der Wärmedurchgangszahl wird beeinflusst von …

3318
✅ *

Die Wärmedurchgangszahl einer Hausmauer …

6653
✅ *

Konvektion tritt auf …

6850
🖩

Wie groß ist der Wärmestron durch die angegebene Mauer mit drei Fenstern?

Ziegelmauer: `d=35" cm"`, `λ=0,65" W/mK"`, `h_"i"=8,14" W/m²K"`, `h_"a"=23,26" W/m²K"`

Fenster: `d=3" mm"`, `λ=0,85" W/mK"`, `h_"i"=5,5" W/m²K"`, `h_"a"=13,8" W/m²K"`

6946
🖩

Leiten Sie eine Formel zur Berechnung des U-Wertes bei einem Wärmedurchgang her!

 

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39. Molekularbewegung und Wärmetransport

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