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Aufgabe

Spezifische Wärmekapazitäten

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Gib zu jedem der drei folgenden Beispiele aus der Technik an, ob man Materialien mit möglichst hoher bzw. möglichst kleiner spezifischer Wärmekapazität verwendet und begründe deine Entscheidung.

a)Kühlflüssigkeit bei Automotoren

 

b)Isoliergefäße (z.B. Thermoskanne)

 

c)Elektrische Nachtspeicheröfen

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a)Man verwendet Flüssigkeiten mit hoher spezifischer Wärmekapazität (z.B. Wasser). Schon bei geringer Temperaturerhöhung des Wassers kann relativ viel Energie aufgenommen werden und über einen Kreislauf an die Umwelt abgeführt werden.

Hinweis: Wasser hat den Nachteil, dass es im Winter gefriert und der Kühler u.U. platzen wird. Man setzt daher Gefrierschutzmittel bei oder verwendet nicht Wasser, sondern eine Flüssigkeit mit hoher spezifischer Wärmekapazität aber niedrigerem Gefrierpunkt.

b)Bei einer Isolierkanne verwendet man Materialien mit kleiner spezifischer Wärmekapazität. Beim Eingießen einer heißen Flüssigkeit erwärmen sich auch die Innenwände der Kanne fast auf den Temperaturwert der Flüssigkeit. Ist die spezifische Wärmekapazität des Wandmaterials klein, so ist auch die Energieaufnahme klein und die Flüssigkeit kühlt sich nur unmerklich ab.

Hinweis: Bei diesem Problem spielt auch die Wärmeleitung und Wärmestrahlung eine Rolle. Sie wird durch das Vakuum zwischen den Wänden der Kanne und die versilberten Oberflächen nahezu unterbunden.

c)Ein Nachtspeicherofen soll möglichst viel Energie aufnehmen können. Würde man eine Flüssigkeit kleiner spezifischer Wärmekapazität verwenden, so würde der Speicher eine hohe Temperatur erreichen und die Energieverluste durch Abstrahlung würden sich erhöhen. Bei großer spezifischer Wärmekapazität der Flüssigkeit ergibt sich bei gleicher Energieaufnahme eine geringere Temperaturdifferenz zur Umgebung.