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Kapitel 5: Wärmelehre 5.1 Temperatur und Wärme. Die Wärmemenge Q, die benötigt wird, um einen Körper der Masse m (und damit der Teilchenzahl n) von einer.

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1 Kapitel 5: Wärmelehre 5.1 Temperatur und Wärme

2 Die Wärmemenge Q, die benötigt wird, um einen Körper der Masse m (und damit der Teilchenzahl n) von einer Temperatur T1 auf eine Temperatur T2 zu bringen, variiert je nach Material des Körpers. Diese Materialkonstante ist die Wärmekapazität C. Ihre Einheit ist J/K. Man gibt die Wärmekapazität eines Körpers entweder normiert auf seine Masse an (spezifische Wärmekapazität c) oder normiert auf seine Teilchenzahl (molare Wärmekapazi- tät C m ) Steckt in jedem Körper, der die Temperatur T hat, dieselbe Wärmeenergie ? NEIN !

3 1) Wärmetransport durch Wechselwirkung zwischen Atomen/ Molekülen: Wärmeleitung T1 > T2 Stab Es wird Wärme aus dem heißen Reservoir in das kalte Reservoir fließen. Wir definieren daher den Wärmefluß I=  Q/  t Es stellt sich auf dem Stab mit Querschnitt A eine ortsabhängige Temperaturverteilung ein, d.h. es gibt einen Temperaturgradienten  T/  x. Dieser ist mit dem Wärmefluß über die Beziehung I= A  T/  x verknüpft. Die Proportionalitätskonstante heißt Wärmeleitfähigkeit.

4 Damit kann man sich auch einen Wärmewiderstand R definieren:  T=I  x/ A=:IR Das ist praktisch, weil man mit Wärmewiderständen rechnen kann wie Sie es aus der Mittelstufenphysik mit „normalen“ Widerständen in der Elektrizitätslehre gewohnt sind: Der Widerstand von hintereinandergeschalteten Wärme- widerständen ist gleich der Summe der Wärmewider- stände: Das Reziproke des Widerstands von parallelgeschalteten Wärmewiderständen ist die Summe ihrer Reziproken

5 2) Wärmetransport durch Massentransport: Konvektion quantitativ schwierig zu beschreiben... 3) Wärmetransport durch Strahlung: Experimentell: Stefan-Boltzmann-Gesetz Emissionsgrad Wellenlängenverteilung => Geburtsstunde der QM

6 Phasenübergänge Sie kennen alle drei Phasen, in denen Materie vorliegen kann: fest, flüssig und gasförmig. Bei H 2 O z.B. Eis, Wasser und Wasserdampf, je nach Temperatur. Bei der Überführung der Phasen ineinander wird Energie benötigt bzw. frei, die auf die Masse bezogene Schmelzwärme Q S bzw. Verdampfungswärme Q V. Diese Energie wird auch als latente Wärme (verborgene Wärme) bezeichnet. ABER: Die Temperatur, bei der z.B. Eis in die flüssige bzw. Wasser in die Gasphase übergeht, ist druckabhängig !


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