Klasse 9 a/b 2. Schulaufgabe aus der Physik 31. 05. 2001
(MNG)
1. Eine Gasmenge hat bei der Temperatur 0 ◦C und dem Druck 1,0·105 Pa ein Volumen
von 1,0 m3.
a) Zeichne in ein V-p-Diagramm die isotherme Kompression auf 0,125 m3.
Rechtsachse: 0,1 m3 ̂= 1 cm, Hochachse: 1,0 ·105 Pa ̂= 1 cm.
b) Welcher Druck stellt sich ein, wenn obige Gasmenge auf eine Temperatur von
100 ◦C und ein Volumen von 2,0 m3 gebracht wird?
2. In eine Porzellantasse der Masse 175 g und Temperatur 20 ◦C werden 250 ml (̂≈250 g)
Tee der Temperatur 90 ◦C gegossen. Sch ̈atze ab, um wie viele K die Temperatur des
Tees durch den Temperaturausgleich mit der Tasse abnimmt?
3. Ein Tauchsieder der Leistung 1 200 W hat das Wasser im Kalorimeter bereits zum
Sieden gebracht. Wieviel Wasser vermag der Tauchsieder in 10 min zu verdampfen?
4. Unter dem Heizwert Hversteht man das Verh ̈altnis der bei der Verbrennung frei
werdenden W ̈armemenge Wzur Masse mdes verbrannten Brennstoffes.
H= W
m
Es sollen 150`(̂≈150 kg) Badewasser von 15 ◦C auf 40 ◦C erw ̈armt werden.
a) Welche W ̈armemenge ist dazu n ̈otig? (Ergebnis: 1,6 ·107 J)
b) Welches Volumen an Heiz ̈ol (Dieselkraftstoff) muss dazu mindestens verbrannt
werden?
5. a) Wodurch unterscheiden sich reelle und virtuelle Bilder? Antworte knapp aber
pr ̈azise!
b) Nenne zu jedem der Begriffe aus a) zwei verschiedenartige Beispiele.
Aus physikalischen Tabellen1:
Spezifische W ̈armekapazit ̈at
von Wasser: 4,18 J
g K
von Porzellan: 0,80 bis 0,88 J
g K
Heizwert von Dieselkraftstoff: 38 bis 43MJ
kg
Dichte von Dieselkraftstoff: 0,85 bis 0,88kg
`
Spezifische Verdampfungsenergie:
von Wasser: 2 256J
g
Viel Erfolg !
Kink
1Aus: Kuchling, H.: Taschnbuch der Physik, Thun u. Frankfurt/M., 1984. Seiten 579 ff.
(MNG)
1. Eine Gasmenge hat bei der Temperatur 0 ◦C und dem Druck 1,0·105 Pa ein Volumen
von 1,0 m3.
a) Zeichne in ein V-p-Diagramm die isotherme Kompression auf 0,125 m3.
Rechtsachse: 0,1 m3 ̂= 1 cm, Hochachse: 1,0 ·105 Pa ̂= 1 cm.
b) Welcher Druck stellt sich ein, wenn obige Gasmenge auf eine Temperatur von
100 ◦C und ein Volumen von 2,0 m3 gebracht wird?
2. In eine Porzellantasse der Masse 175 g und Temperatur 20 ◦C werden 250 ml (̂≈250 g)
Tee der Temperatur 90 ◦C gegossen. Sch ̈atze ab, um wie viele K die Temperatur des
Tees durch den Temperaturausgleich mit der Tasse abnimmt?
3. Ein Tauchsieder der Leistung 1 200 W hat das Wasser im Kalorimeter bereits zum
Sieden gebracht. Wieviel Wasser vermag der Tauchsieder in 10 min zu verdampfen?
4. Unter dem Heizwert Hversteht man das Verh ̈altnis der bei der Verbrennung frei
werdenden W ̈armemenge Wzur Masse mdes verbrannten Brennstoffes.
H= W
m
Es sollen 150`(̂≈150 kg) Badewasser von 15 ◦C auf 40 ◦C erw ̈armt werden.
a) Welche W ̈armemenge ist dazu n ̈otig? (Ergebnis: 1,6 ·107 J)
b) Welches Volumen an Heiz ̈ol (Dieselkraftstoff) muss dazu mindestens verbrannt
werden?
5. a) Wodurch unterscheiden sich reelle und virtuelle Bilder? Antworte knapp aber
pr ̈azise!
b) Nenne zu jedem der Begriffe aus a) zwei verschiedenartige Beispiele.
Aus physikalischen Tabellen1:
Spezifische W ̈armekapazit ̈at
von Wasser: 4,18 J
g K
von Porzellan: 0,80 bis 0,88 J
g K
Heizwert von Dieselkraftstoff: 38 bis 43MJ
kg
Dichte von Dieselkraftstoff: 0,85 bis 0,88kg
`
Spezifische Verdampfungsenergie:
von Wasser: 2 256J
g
Viel Erfolg !
Kink
1Aus: Kuchling, H.: Taschnbuch der Physik, Thun u. Frankfurt/M., 1984. Seiten 579 ff.
michih
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30.4.2006, 18:58:17michih
30.4.2006, 18:58:33Klasse 9 a/b 2. Schulaufgabe aus der Physik 31. 05. 2001
(MNG) – Musterl ̈osung –
1. geg: V1 = 1,0 m3, p1 = 1,0 ·105 Pa, T1 = 273 K, V2 = 2,0 m3, T2 = 373 K.
a)1
0 , 1
0
2
3
4
5
6
7
8
0 0 , 2 0 , 3 0 , 4 0 , 5 0 , 6 0 , 7 0 , 8 0 , 9 1 , 0
i n 1 0 P a
i n m
p
5
V 3
b) Zustandsgleichung idealer Gase:
p1V1
T1
= p2V2
T2
p2 = p1V1T2
T1V2
= 1,0 ·105 Pa ·1,0 m3 ·373 K
273 K ·2,0 m3 = 6,8 ·104 Pa
(MNG) – Musterl ̈osung –
1. geg: V1 = 1,0 m3, p1 = 1,0 ·105 Pa, T1 = 273 K, V2 = 2,0 m3, T2 = 373 K.
a)1
0 , 1
0
2
3
4
5
6
7
8
0 0 , 2 0 , 3 0 , 4 0 , 5 0 , 6 0 , 7 0 , 8 0 , 9 1 , 0
i n 1 0 P a
i n m
p
5
V 3
b) Zustandsgleichung idealer Gase:
p1V1
T1
= p2V2
T2
p2 = p1V1T2
T1V2
= 1,0 ·105 Pa ·1,0 m3 ·373 K
273 K ·2,0 m3 = 6,8 ·104 Pa
michih
30.4.2006, 18:58:46michih
30.4.2006, 18:59:02Klasse 9 a/b 2. Schulaufgabe aus der Physik 31. 05. 2001
(MNG) – Musterl ̈osung –
2. geg: mk = 175 g, mw = 250 g, θk = 20 ◦C, θw = 90 ◦C,
cw = 4,18 J
g K, cp = 0,84 J
g K.
Energieerhaltung:
cpmk (θm −θk) = cwmw (θw −θm)
cpmkθm −cpmkθk = cwmwθw −cwmwθm
cpmkθm + cwmwθm = cwmwθw + cpmkθk
θm (cpmk + cwmw) = cwmwθw + cpmkθk
θm = cwmwθw + cpmkθk
cwmw + cpmk
= 4,18 J
g K ·250 g ·90 ◦C +0,84 J
g K ·175 g ·20 ◦C
4,18 J
g K ·250 g +0,84 J
g K ·175 g = 81,4 ◦C
Die Temperatur nimmt um 9 K ab.
3. geg: P= 1 200 W, t= 10 min = 600 s, r= 2 256J
g.
Verdampfungsenergie:
E= r·m
m= E
r= P·t
r= 1 200 W ·600 s
2 256J
g
= 319 g = 0,32 kg
4. geg: m= 150 kg, θk = 15 ◦C, θw = 40 ◦C, H= 40,5 ·106 J
kg.
a) Zuzuf ̈uhrende W ̈armemenge:
W= cWm∆θ= cWm(θw −θk) = 4180 J
kg K ·150 kg ·(40 ◦C −15 ◦C)
= 1,6 ·107 J
b) Aus der Heizwertdefinition:
m= W
H= 1,6 ·107 J
40,5 ·106 J
kg
= 0,40 kg
V= m
ρ= 0,40 kg
0,865kg
`
= 0,46`
5. a) Reelle Bilder sind tats ̈achlich vorhandene Bilder, die Licht ausstrahlen, vir-
tuelle Bilder scheinen nur zu existieren, sie entstehen erst im Auge.
b) Reelle Bilder: Gem ̈alde, Projektionen auf Leinw ̈ande, Fernsehbild.
Virtuelle Bilder: Spiegelbild, Beobachtung durch Fernrohr, Lupe oder Mikroskop.
(MNG) – Musterl ̈osung –
2. geg: mk = 175 g, mw = 250 g, θk = 20 ◦C, θw = 90 ◦C,
cw = 4,18 J
g K, cp = 0,84 J
g K.
Energieerhaltung:
cpmk (θm −θk) = cwmw (θw −θm)
cpmkθm −cpmkθk = cwmwθw −cwmwθm
cpmkθm + cwmwθm = cwmwθw + cpmkθk
θm (cpmk + cwmw) = cwmwθw + cpmkθk
θm = cwmwθw + cpmkθk
cwmw + cpmk
= 4,18 J
g K ·250 g ·90 ◦C +0,84 J
g K ·175 g ·20 ◦C
4,18 J
g K ·250 g +0,84 J
g K ·175 g = 81,4 ◦C
Die Temperatur nimmt um 9 K ab.
3. geg: P= 1 200 W, t= 10 min = 600 s, r= 2 256J
g.
Verdampfungsenergie:
E= r·m
m= E
r= P·t
r= 1 200 W ·600 s
2 256J
g
= 319 g = 0,32 kg
4. geg: m= 150 kg, θk = 15 ◦C, θw = 40 ◦C, H= 40,5 ·106 J
kg.
a) Zuzuf ̈uhrende W ̈armemenge:
W= cWm∆θ= cWm(θw −θk) = 4180 J
kg K ·150 kg ·(40 ◦C −15 ◦C)
= 1,6 ·107 J
b) Aus der Heizwertdefinition:
m= W
H= 1,6 ·107 J
40,5 ·106 J
kg
= 0,40 kg
V= m
ρ= 0,40 kg
0,865kg
`
= 0,46`
5. a) Reelle Bilder sind tats ̈achlich vorhandene Bilder, die Licht ausstrahlen, vir-
tuelle Bilder scheinen nur zu existieren, sie entstehen erst im Auge.
b) Reelle Bilder: Gem ̈alde, Projektionen auf Leinw ̈ande, Fernsehbild.
Virtuelle Bilder: Spiegelbild, Beobachtung durch Fernrohr, Lupe oder Mikroskop.
