Übungsblatt 12 - dbs-lin

Übungen zur Physik I
für Studierende der Biochemie, Chemie, Geowissenschaften
und des Optionalbereichs WS 12/13
Blatt 12
Ansprechpartner: Prof. J. Winter (NB 5/131) und Dr. M. Böke (NB 7/135)
Aufgabe 1: Innere Energie (3)
Eine Wärmemenge von 400kcal werde einer bestimmten Menge Gas zugeführt, die bei ihrer
Expansion 800kJ Arbeit verrichtet. Um wie viel ändert sich die innere Energie des Gases?
(1cal=4,184J).
Aufgabe 2: Innere Energie und Temperatur (5)
In einem Topf mit einem Inhalt von 3l Wasser bei einer Temperatur von 80°C wird ein
Rührwerk eingeschaltet. Das Rührwerk führt dem Wasser eine mechanische Arbeit von
2,5x104Nm zu. Gleichzeitig verliert der Topf 62,7kJ Wärme.
a.) Wie groß ist die Änderung der inneren Energie des Systems?
b.) Welche Temperatur hat das Wasser am Ende?
Aufgabe 3: Zustandsänderung I (5)
1mol eines idealen Gases wird von seinem Anfangszustand (p1=3atm und V1=1 Liter und
U1=456J) bei konstantem Druck auf ein Volumen von 3 Liter expandiert. Anschließend wird
es bei konstantem Volumen bis p2=2atm abgekühlt. Jetzt betrage die innere Energie U2=912J.
a.) Zeichnen Sie das p-V-Diagramm für diesen Vorgang und berechnen Sie die Arbeit,
die das Gas verrichtet!
b.) Welche Wärmemenge wird während des Prozesses zugeführt?
Aufgabe 4: Zustandsänderung II (4)
Lassen Sie das Gas aus Aufgabe 3 von denselben Anfangsbedingungen zunächst isotherm bis
V2=3Liter und p2=1atm expandieren. Dann wird es bei konstantem Volumen erwärmt bis
p2=2atm erreicht ist. Die innere Energie dieses Endzustands betrage ebenfalls 912J.
a.) Zeichnen Sie das p-V-Diagramm für diesen Vorgang und berechnen Sie die Arbeit,
die das Gas verrichtet!
b.) Welche Wärmemenge wird während des Prozesses zugeführt?
Verständnisfrage (3)
Bei zeitlich konstanter Wärmezufuhr (zugeführte Wärmemenge proportional zur Zeit) zu
einem Körper findet man den unten stehenden Temperatur-Zeit-Verlauf. Dieser lässt
folgende Schlüsse zu:
(1) Bei der Temperatur T0 findet eine Änderung des Aggregatzustandes statt.
(2) Die Wärmekapazität des Körpers ist im Bereich I kleiner als im Bereich III.
(3) Im Bereich II sind zwei Phasen des Körpers koexistent.
(4) Das Temperatur-Zeit-Diagramm ist unabhängig von der Masse des Körpers.
Welche Aussagen sind richtig?
Begründen Sie, warum welche Aussage
zutrifft bzw. warum welche nicht zutrifft.