Ausdehnung flüssige und feste Körper Gase
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Ausdehnung flüssige und feste Körper Deltazeichen T Das Deltazeichen steht für die Differenz zwischen dem Endwert und dem Anfangswert einer physikalischen Grösse. T 30 K bedeutet, die Endtemperatur eines Stoffs ist um 30 °C tiefer als dessen Anfangstemperatur. Die Änderung (Ende - Anfang) der Temperatur, gemessen in °C oder Kelvin ist dieselbe. Die Skalen haben die gleiche Schrittweite, nur der Startpunkt ist unterschiedlich, siehe unten. Symbol Temperaturskalen T C 273.15 °C K l l0 T Gesamtlänge m l0 Anfangslänge m V V0 Dichte bei Temperaturänderung Gase l T V V0 T (T T ) °C Volumenausdehnung m V0 V0 T Temperatur l l l0 l ( T T ) 0 m V0 T Gasgleichung für konstante Massen p1 V1 p2 V2 T1 T2 Absoluter Druck pabs pLuft prel . Normbedingungen Einheit T Längenänderung Grösse p1 , p2 V1 ,V2 T1 , T2 pLuft 273.15 K 101‘325 Pa absolute Temperatur Längenänderung Längenausdehnungskoeffizient m K 1 Temperaturänderung K Volumenänderung m3 Volumenausdehnungskoeffizient K 1 Anfangsvolumen m3 Dichte nach einer Temperaturänderung kg/m3 Masse kg Anfangsdichte kg/m3 Anfangsvolumen m Temperaturänderung 3 1 K Für feste Stoffe gilt: 3 Die Masse ist tepmeraturunabhängig K absoluter Druck des Zustands 1, 2 Pa Temperatur des Zustands 1, 2 (zwingend in Kelvin) K Volumen des Zustands 1, 2 Der absolute Nullpunkt ist: 0 K 273.15 °C K m3 1 bar Normtemperatur TN Normdruck pN Seite 3 Auf Normbedingung umrechnen um Gasmassen zu bestimmen. Wärmelehre Wärme Q Innere Energie U Zu oder abgegebene Wärme Q m c T Wärme fliesst von selbst von Körpern mit höherer Temperatur zu Körpern mit niedrigerer Temperatur. Zwei Körper sind im thermischen Gleichgewicht, wenn ihre Temperatur gleich ist. Dann fliesst keine Wärme. Die innere Energie eines Körpers kann erhöht werden, wenn Arbeit an ihm verrichtet oder wenn ihm Wärme zugeführt wird. Symbol Q m c T Grösse Zugeführte oder abgegebene Wärme J spezifische Wärmekapazität J kg K K Masse Temperaturänderung Spezifische Schmelz- und Verdampfungswärme Q m Lf Q m Lv Lf Einheit spezifische Schmelzwärme (f=fest) 1 kWh 3.6 106 J 3.6 MJ kg J/kg Lv spezifische Verdampfungs wärme (v=verdampfen) J/kg Qn Wärme von Stoff n J Mischtemperatur, Ende K, oder °C Anfangstemperatur des Stoffs n K, oder °C Wärmebilanzgleichung Q 0 Q1 Q2 Q3 Qn ... 0 Tn Misch n , Beginn Misch Beginn Leistung und Wirkungsgrad siehe Seite 15 Seite 4 cEis 2.1 kJ/(kg K) L f 333.8 kJ/kg cWasser 4.182 kJ/(kg K) Lv 2256 kJ/kg Thermische Eigenschaften ausgewählter Stoffe Längenausdehungskoeffizient bei 20 °C V Siedetemperatur Volumenausdehnungskoeffizient bei 20° C L f spezifische Schmelzwärme cp spezifische Wärmekapazität bei 20 °C f Schmelztemperatur Festkörper Aluminium Blei Eis 0°C Eisen chem. rein Stahl1 Glas Eisen Invar Kupfer Silber Silizium Chromstahl Wolfram Flüssigkeiten Aceton Benzin Ethanol (Alkohol) Gyzerin Heizöl Quecksilber Wasser 10 -6 K -1 23.8 31.3 37.0 12.0 12.0 8.5 0.2-1.6 16.8 19.7 7.6 16.0 4.3 103 K -1 1.49 1.10 0.5 0.92 0.182 0.21 cp J/(kg K) 896 129 2100 450 450 800 460 383 235 705 510 134 cp J/(kg K) 2160 2020 2430 2390 139 4182 cp Gase J/(kg K) Für Ausdehnung siehe Gasgleichung Ammoniak Helium Kohlendioxid Luft Methan Sauerstoff Stickstoff Wasserstoff Lv spezifische Verdampfungswärme 2160 5230 837 1005 2219 917 1038 14‘320 Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C f °C 8.9 15.5 29.3 Lf Lv °C 10 J/kg 1427 1083 960.8 1410 2567 2212 2355 515 205 104.5 165.4 4.79 2.35 14.05 3380 5660 192 4.35 °C °C 10 J/kg 10 J/kg 108 201 0.84 0.854 11.8 333.8 0.285 2.256 660.1 327.4 0 1535 1535 f 2467 1740 100 2750 2750 V -94.86 -50…-30 -114.5 18.4 -5 -38.87 0 56.25 67…100 78.33 290.5 200…350 356.58 100.0 °C °C f -77.7 -272.2 subl. -182.52 -218.79 -210.00 -259.20 Heizwert Hu (ohne Kondensation des Wasserdampfs) in MJ/kg Braunkohle Holz, trocken Steinkohle V Benzin Ethanol Heizöl V -33.35 -268.93 -78.45 -191.4 -161.5 -182.97 -195.82 -252.77 42 26.7 42.7 3 397 23 333.8 277 3 Lf 98 Lf 10 J/kg 3 10 J/kg 6 10.9 8.6 2.25 6.34 6 Lv 0.525 Lv 10 J/kg 6 W/(m K) 239 34.8 2.2 80 1.0 11 390 428 153 14 177 W/(m K) 0.162 0.13 0.165 0.285 0.14 8.2 0.598 W/(m K) 500 181 1.37 2 0.137 59 14 26 6‘000 0.51 0.213 0.198 45 0.022 0.143 0.015 0.024 0.030 0.024 0.024 0.171 Butan Erdgas Wasserstoff 45.7 38 120 Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen grösser ist als der jedes anderen Elementes, dessen Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen kleiner als 2,06 % ist und der andere Elemente enthält. 1 Seite 19 Stoffdaten Reibungszahl Materialkombination Holz/Holz Stahl/Stahl Stahl/Eis Dichte Gleitreibung 0.4 0.1 0.014 Haftreibung 0.6 0.15 0.027 Feste Stoffe bei 20 °C Aluminium Beton Blei Buchen- und Eichenholz Trocken Diamant Eis (bei 0 °C) Eisen chem. rein Glas Gold Graphit Eisen Invar (64% Fe, 36% Ni) Kalkstein (Marmor) Kork Kupfer Messing (65% Cu, 35% Zn) Natrium Nickel Paraffin Platin Plexiglas Porzellan Quarzglas Silber Silizium Styropor Tannenholz, trocken Uran Wolfram Ziegelstein Zink Zinn Ausbreitungsgeschwindigkeit c Licht, Vakuum Licht, Luft Licht, Quarzglas Licht, Glas Licht, Diamant Licht, Wasser Licht, Eis Zehnerpotenzen und SI Vorsätze Faktor 10-18 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2 10-1 Vorsatz Atto Femto Pico Nano Mikro Milli Zenti Dezi Materialkombination Pneu/trockene Strasse Pneu/nasse Strasse Pneu/Eis kg/m3 2‘700 2‘200 11‘340 700 3‘510 917 7‘860 2‘500 19‘290 2‘240 8‘000 2‘700 300 8‘920 8‘470 970 8‘900 900 21‘450 1‘180 2‘400 2‘200 10‘500 2‘420 20 500 18‘700 19‘300 1‘600 7‘140 7‘290 Hg H2SO4 CCL4 H2O D2O Gase bei 273.15 K und 1.013 105 Pa Ammoniak NH3 Argon Ar Butan C4H10 Erdgas Helium He Kohlendioxid CO2 Kohlenmonoxid CO Luft Methan CH4 Neon Ne Propan C3H8 Sauerstoff O2 Schwefeldioxid SO2 Stickstoff N2 Wasserstoff H2 Xenon Xe kg/m3 0.771 1.784 2.732 0.83 0.1785 1.977 1.250 1.293 0.717 0.900 2.010 1.429 2.926 1.250 0.0899 5.897 (CH3)2CO C6H6 (C2H5)2O C2H5OH CH3OH CH3OH m/s 335 340 346 ca. 1’500 4’660 5’170 6'300 Schall, Luft, 5°C Schall, Luft 15°C Schall, Luft 25°C Schall, Wasser Schall, Kupfer Schall, Eisen Fe Schall, Aluminium 2.99792458 2.99711 2.05 1.86 2.0 1.25 2.25 2.29 Zeichen a f p n μ m c d Faktor 101 102 103 106 109 1012 1015 1018 Seite 20 Haftreibung 1.0 0.5 0.1 kg/m3 791 879 744 714 789 1261 840 792 920 13‘546 1840 1594 998 1105 Flüssigkeiten bei 20 °C Aceton Benzol Benzin Diethylether Ethanol (Alkohol) Glyzerin Heizöl Methanol Olivenöl Quecksilber Schwefelsäure Tetrachlorkohlenstoff Wasser schweres Wasser 108 m/s Gleitreibung 0.6 0.3 0.05 Vorsatz Deka Hekto Kilo Mega Giga Tera Peta Exa Zeichen da h k M G T P E
