PN2 Einführung in die Physik für Chemiker 2: Übungsblatt 4

PN2 Einführung in die Physik für Chemiker 2
Prof. Tim Liedl
SoSe 2015
Übungsblatt 4
Übungsblatt 4
Besprechung am 11.05.2015
Aufgabe 1
Nernst Potential In Nervenzellen ist die Konzentration von Kalium (K+ ) 20mM
ausserhalb und 400mM innerhalb des Axons. Die Konzentrationen für Natrium (Na+ )
beträgt 440mM ausserhalb und 50mM innerhalb des Axons.
a) Berechnen Sie das Nernst Potential für beide Ionensorten bei T=310K.
b) Bei Hydrolyse eines ATP Moleküls transpotiert die Kalium-ATPase 3 Natriumionen nach Außen und 2 Kaliumionen ins Innere der Zelle. Das Ruhepotential beträgt
ungefähr -65mV. Berechnen Sie die Effizienz dieser Ionenpumpe.
(Tipp: Die Energie, die bei der Hydrolyse eines ATPs erzeugt wird beträgt in einer
Zelle ungefähr -50 kJ/mol)
Aufgabe 2
Elektrisches Feld der Erde Zwischen der Erdoberfläche und der Ionosphäre herrscht
in Bodennähe.
ein natürliches elektrisches Feld mit einer Feldstärke von etwa 150 V
m
a) Benutzen Sie den Gaussschen Satz um die Gesamtladung der Erdoberfläche zu
berechnen. Für diese Aufgabe können Sie die Form der Erde als eine perfekte, homogene Kugel nähren. Nehmen Sie an, dass die gesamte Ladung negativ und gleichmässig
auf der Oberfläche verteilt ist und die 150 V
direkt über der Erdoberfläche gemessenen
m
werden können.
b) Wie hoch ist die Ladungsdichte der Erdoberfläche pro m 2 ?
Aufgabe 3
Ohmsches Gesetz Berechnen Sie den Gesamtwiderstand eines 10m langen Kupferkabels mit einem Querschnitt von 100mm 2 . Der spezifische Widerstand von Kupfer
2
.
ist 1.7 Ω·mm
m
Es wird nun eine Gleichspannung von 230V angelegt. Wie viel Strom fliesst durch
das Kabel? Nehmen Sie an, dass der Widerstand immer konstant bleibt.
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