Benötigte Größen:
Spezifische Wärmekapazität von Wasser: \(c_{\rm{Wasser}}=4{,}2\,\rm{\frac{J}{g\cdot {}^{\circ}C}}\)
Spezifische Verdampfungsenergie von Wasser: \(r_{\rm{Wasser}}=2260\,\rm{\frac{J}{g}}\)
a)
Berechne, wie viel Energie du benötigst, um \(m=100\,\rm{g}\) Wasser von \( \vartheta_\text{Wasser}=30\,\rm{{^\circ}C}\) zum Sieden zu bringen und anschließend ganz zu verdampfen.
b)
Ein Mensch kann in trockener Luft Temperaturen bis zu 60°C ertragen, ohne dabei Schaden zu nehmen. In Wasser von gleicher Temperatur würde er Verbrühungen davon tragen.
Die gesuchte Energie \(\Delta E\) setzt sich aus der zum Erhitzen notwendigen Energie und der zum Verdampfen notwendigen Energie zusammen: \[ \Delta E = c_\text{Wasser} \cdot m \cdot \left( \vartheta_\text{Siede} - \vartheta_\text{Wasser} \right) + r_{\rm{Wasser}} \cdot m \\\Delta E= 4{,}2\, \mathrm{\frac{J}{g \cdot {^\circ}C}} \cdot 100\, \mathrm{g} \cdot \left( 100\, \mathrm{{^\circ}C} - 30\, \mathrm{{^\circ}C} \right) + 2260\, \mathrm{\frac{J}{g}} \cdot 100\, \mathrm{g} \\\Delta E=29{,}4\, \mathrm{kJ} + 226\, \mathrm{kJ} \quad \Leftrightarrow \quad \Delta E = 25{,}54 \cdot 10^4\, \mathrm{J} \]
b)
Bei hoher Luftfeuchtigkeit schwitzt der Mensch und von der Hautoberfläche verdunstet Schweiß. Dabei wird durch Entzug von Verdampfungswärme die Körpertemperatur herabgesetzt, eine lebensgefährliche Erhöhung der Körpertemperatur verhindert und die Haut vor Brandverletzungen geschützt.
Im warmen Wasser dagegen kann keine Verdunstung und damit keine Erniedrigung der Hauttemperatur erfolgen. An der Körperoberfläche treten Verbrühungen auf.
