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Aufgabe

Metallvergleich

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Vier Metallzylinder aus Aluminium (\(c_{\rm{Alu}}=0{,}90\,\rm{\frac{J}{g\cdot {}^{\circ}C}}\)), Eisen (\(c_{\rm{Eisen}}=0{,}45\,\rm{\frac{J}{g\cdot {}^{\circ}C}}\)), Blei (\(c_{\rm{Blei}}=0{,}13\,\rm{\frac{J}{g\cdot {}^{\circ}C}}\)) und Zinn (\(c_{\rm{Zinn}}=0{,}23\,\rm{\frac{J}{g\cdot {}^{\circ}C}}\)) von gleicher Grundfläche und mit gleichen Massen werden in siedendem Wasser erwärmt, so dass alle die gleiche Temperatur annehmen. Stellt man die vier Zylinder gleichzeitig auf eine dicke Platte aus hartem Wachs, so wird diese von ihnen durchgeschmolzen.

Erläutere, in welcher Reihenfolge die Metallkörper durch die geschmolzenen Öffnungen fallen werden.

 

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Die vier Metallzylinder wirken wie unterschiedlich "starke" Wärmequellen, da die spezifischen Wärmekapazitäten der verwendeten Metalle unterschiedlich groß sind. Dabei gilt: Je größer die spezifische Wärmekapazität, desto "stärker" die Wärmequelle. Als Folge davon werden die Metallzylinder, die das Wachs unter den Berührungsflächen zum Schmelzen bringen, unterschiedlich tief in die Wachsplatte eindringen. Wenn die abgegebenen Wärmemengen sehr groß sind, durchschmelzen die Zylinder die Wachsplatte daher in der folgenden zeitlichen Reihenfolge:

  • Aluminium
  • Eisen
  • Zinn
  • Blei

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Wärmelehre

Innere Energie - Wärmekapazität