Klasse 9 a/c 2. Schulaufgabe aus der Physik 30. 05. 2003
1. Sommerszeit
a) Erkl ̈are physikalisch, wie sich Schwitzen bei Hitze auswirkt.
b) Warum schwitzt man mit geeigneter Bekleidung im Schatten weniger als mit
unbekleideter Haut?
2. Eiszeit
Chemisch reines Wasser kann man im fl ̈ussigen Zustand weit unter 0◦C abk ̈uhlen
(bis etwa −40◦C !). In einem Reagenzglas befinde sich derart unterk ̈uhltes fl ̈ussiges
Wasser von −10◦C. Sch ̈uttelt man das Reagenzglas, so gefriert das Wasser auf einen
Schlag. ̈Andert sich durch das Ausgefrieren die Temperatur des Wassers/Eises? Wenn
ja, in welche Richtung? (Begr ̈undung)
3. Fallende Bleikugel
Eine Bleikugel der Masse 50 g durchf ̈allt eine H ̈ohe von 200 m. Um wie viele Kelvin
erw ̈armt sich die Kugel bis nach dem Aufprall, wenn 60% der umgesetzen Energie an
die Umgebung abgegeben werden?
4. Badewasser
In eine Plastikwanne wurden 30`Wasser von 16◦C eingegossen. Wieviel Wasser von
95◦C muss man zugeben, damit sich eine Mischtemperatur von 30◦C einstellt?Luft
Plexiglas
5. Plexiglasprisma
Vom Verlauf eines Lichtstrahls durch ein
Plexiglas-Prisma ist rechts nur ein Teil einge-
tragen. ̈Ubertrage die Figur maßst ̈ablich auf
dein Blatt. Zeichne den Verlauf aller gebroche-
nen und reflektierten Strahlen des gesamten
Strahlengangs ein. Der Grenzwinkel der Total-
reflexion betr ̈agt αG= 42◦.
Zeichne gebrochene Strahlen qualitativ ein!
Viel Erfolg !
Kink
Aus physikalischen Tabellen:
Wasser:
spez. Schmelzenergie: s= 3345J
g, spez. W ̈armekapazit ̈at: c= 4,2 J
gK,
spez. Verdampfungsenergie: r= 2256J
g, Dichte: %= 1,0 g
cm3,
Blei:
spez. Schmelzenergie: s= 23,0J
g, spez. W ̈armekapazit ̈at: c= 0,13 J
gK,
spez. Verdampfungsenergie: r= 8600J
g, Dichte: %= 11,3 g
cm3.
1. Sommerszeit
a) Erkl ̈are physikalisch, wie sich Schwitzen bei Hitze auswirkt.
b) Warum schwitzt man mit geeigneter Bekleidung im Schatten weniger als mit
unbekleideter Haut?
2. Eiszeit
Chemisch reines Wasser kann man im fl ̈ussigen Zustand weit unter 0◦C abk ̈uhlen
(bis etwa −40◦C !). In einem Reagenzglas befinde sich derart unterk ̈uhltes fl ̈ussiges
Wasser von −10◦C. Sch ̈uttelt man das Reagenzglas, so gefriert das Wasser auf einen
Schlag. ̈Andert sich durch das Ausgefrieren die Temperatur des Wassers/Eises? Wenn
ja, in welche Richtung? (Begr ̈undung)
3. Fallende Bleikugel
Eine Bleikugel der Masse 50 g durchf ̈allt eine H ̈ohe von 200 m. Um wie viele Kelvin
erw ̈armt sich die Kugel bis nach dem Aufprall, wenn 60% der umgesetzen Energie an
die Umgebung abgegeben werden?
4. Badewasser
In eine Plastikwanne wurden 30`Wasser von 16◦C eingegossen. Wieviel Wasser von
95◦C muss man zugeben, damit sich eine Mischtemperatur von 30◦C einstellt?Luft
Plexiglas
5. Plexiglasprisma
Vom Verlauf eines Lichtstrahls durch ein
Plexiglas-Prisma ist rechts nur ein Teil einge-
tragen. ̈Ubertrage die Figur maßst ̈ablich auf
dein Blatt. Zeichne den Verlauf aller gebroche-
nen und reflektierten Strahlen des gesamten
Strahlengangs ein. Der Grenzwinkel der Total-
reflexion betr ̈agt αG= 42◦.
Zeichne gebrochene Strahlen qualitativ ein!
Viel Erfolg !
Kink
Aus physikalischen Tabellen:
Wasser:
spez. Schmelzenergie: s= 3345J
g, spez. W ̈armekapazit ̈at: c= 4,2 J
gK,
spez. Verdampfungsenergie: r= 2256J
g, Dichte: %= 1,0 g
cm3,
Blei:
spez. Schmelzenergie: s= 23,0J
g, spez. W ̈armekapazit ̈at: c= 0,13 J
gK,
spez. Verdampfungsenergie: r= 8600J
g, Dichte: %= 11,3 g
cm3.
michih
30.04.2006, 19:53:05michih
30.04.2006, 19:09:50Klasse 9 a/c 2. Schulaufgabe aus der Physik 30. 05. 2003
Musterl ̈osung
1. a) Beim Schwitzen verdunstet Wasser auf der Haut des Menschen. Zum Verdampfen
des Wassers ist Energie n ̈otig, diese wird der inneren Energie der Haut (und der
Luft) entnommen. Die Haut k ̈uhlt sich ab.
b) Geeignete Kleidung saugt den Schweiß auf und gibt ihn durch die gr ̈oßere Ober-
fl ̈ache des Gewebes vermehrt ab. Die Abk ̈uhlung ist dadurch effektiver. (Die
Haut bleibt außerdem trocken.)
2. Beim Gefrieren muss dem Wasser normalerweise Schmelzw ̈arme entzogen werden. Es
wird also W ̈arme freigesetzt. Das Wasser-Eis-Gemisch erw ̈armt sich, die Temperatur
nimmt zu.
3. geg: m= 50 g, h= 200 m, μ= 0,80
Freigesetzte Energie:
Epot= mgh= 0,050 kg ·9,81 N
kg ·200 m = 98 J
In W ̈arme umgewandelter Anteil:
∆Q= 0,40 ·98 J = 39 J
Temperaturerh ̈ohung:
cm∆θ= ∆Q
∆θ= ∆Q
cm= 39 J
130 J
kgK·0,050 kg = 6,0 K
4. geg: Vk= 30`, θk= 16◦C, θw= 95◦C, θm= 30◦C
Masse des kalten Wassers: mk= 30 kg (Dichte 1,0 g
cm3)
Energiebilanz:
Eab= Eauf
cmw(θw−θm) = cmk(θm−θk)
mw= cmk(θm−θk)
c(θw−θm) = mk(θm−θk)
θw−θm
= 30 kg ·(30◦C −16◦C)
95◦C −30◦C =
6,5 kg
Man muss 6,5`heißes Wasser zugeben.
Musterl ̈osung
1. a) Beim Schwitzen verdunstet Wasser auf der Haut des Menschen. Zum Verdampfen
des Wassers ist Energie n ̈otig, diese wird der inneren Energie der Haut (und der
Luft) entnommen. Die Haut k ̈uhlt sich ab.
b) Geeignete Kleidung saugt den Schweiß auf und gibt ihn durch die gr ̈oßere Ober-
fl ̈ache des Gewebes vermehrt ab. Die Abk ̈uhlung ist dadurch effektiver. (Die
Haut bleibt außerdem trocken.)
2. Beim Gefrieren muss dem Wasser normalerweise Schmelzw ̈arme entzogen werden. Es
wird also W ̈arme freigesetzt. Das Wasser-Eis-Gemisch erw ̈armt sich, die Temperatur
nimmt zu.
3. geg: m= 50 g, h= 200 m, μ= 0,80
Freigesetzte Energie:
Epot= mgh= 0,050 kg ·9,81 N
kg ·200 m = 98 J
In W ̈arme umgewandelter Anteil:
∆Q= 0,40 ·98 J = 39 J
Temperaturerh ̈ohung:
cm∆θ= ∆Q
∆θ= ∆Q
cm= 39 J
130 J
kgK·0,050 kg = 6,0 K
4. geg: Vk= 30`, θk= 16◦C, θw= 95◦C, θm= 30◦C
Masse des kalten Wassers: mk= 30 kg (Dichte 1,0 g
cm3)
Energiebilanz:
Eab= Eauf
cmw(θw−θm) = cmk(θm−θk)
mw= cmk(θm−θk)
c(θw−θm) = mk(θm−θk)
θw−θm
= 30 kg ·(30◦C −16◦C)
95◦C −30◦C =
6,5 kg
Man muss 6,5`heißes Wasser zugeben.
michih
30.04.2006, 19:10:06Klasse 9 a/c 2. Schulaufgabe aus der Physik 30. 05. 2003
Musterl ̈osung
5.
Beim Eintritt ins Prisma wird ein Teilstrahl reflektiert.
Die erste und zweite Reflexion im Prisma sind Totalreflexionen (ε= 45◦).
Die dritte Reflexion im Prisma ist keine Totalreflexion (ε= 22,5◦).
̈Ubergang ins optisch dichtere Plexiglas: Brechung zum Lot hin.
̈Ubergang vom optisch dichteren Plexiglas in die Luft: Brechung vom Lot weg.
Der Strahl nach der dritten Reflexion trifft senkrecht auf die Grenzebene und wird
nicht gebrochen.
Musterl ̈osung
5.
Beim Eintritt ins Prisma wird ein Teilstrahl reflektiert.
Die erste und zweite Reflexion im Prisma sind Totalreflexionen (ε= 45◦).
Die dritte Reflexion im Prisma ist keine Totalreflexion (ε= 22,5◦).
̈Ubergang ins optisch dichtere Plexiglas: Brechung zum Lot hin.
̈Ubergang vom optisch dichteren Plexiglas in die Luft: Brechung vom Lot weg.
Der Strahl nach der dritten Reflexion trifft senkrecht auf die Grenzebene und wird
nicht gebrochen.
