Wie verändert sich die Oberflächenspannung von Wasser beim Erwärmen?

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Wie verändert sich die Oberflächenspannung von Wasser beim Erwärmen?

Antwort

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Wie stark erwärmt sich ein 30 m³ großer Raum bei 15 °C durch das Verbrennen von 100 ml Brennspiritus?

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Accepted Answer

Die Oberflächenspannung von Wasser verringert sich, wenn es erwärmt wird. Dies liegt daran, dass die kinetische Energie der Wassermoleküle mit steigender Temperatur zunimmt, was dazu führt, dass die Moleküle sich schneller bewegen und weniger stark aneinander haften. Dadurch wird die Anziehungskraft zwischen den Molekülen an der Oberfläche schwächer, was die Oberflächenspannung reduziert.

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Um diese Frage zu beantworten, müssen wir einige Annahmen treffen und mit physikalischen Formeln arbeiten. **Gegeben:** - Raumvolumen: 30 m³ - Anfangstemperatur: 15 °C - Brennspiritusme... [mehr]

Accepted Answer

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir einige Annahmen treffen und mit physikalischen Formeln arbeiten. **Gegeben:** - Raumvolumen: 30 m³ - Anfangstemperatur: 15 °C - Brennspiritusmenge: 100 ml (0,1 Liter) - Brennwert von Brennspiritus (Ethanol, C₂H₅OH): ca. 29,7 MJ/kg - Dichte von Ethanol: ca. 0,789 kg/l **Schritt 1: Masse des Brennspiritus berechnen** 0,1 l × 0,789 kg/l = 0,0789 kg **Schritt 2: Energiegehalt berechnen** 0,0789 kg × 29,7 MJ/kg = 2,345 MJ = 2.345.000 Joule **Schritt 3: Energiebedarf zur Erwärmung der Luft berechnen** Spezifische Wärmekapazität von Luft: ca. 1.000 J/(kg·K) Dichte von Luft: ca. 1,2 kg/m³ Masse der Luft im Raum: 30 m³ × 1,2 kg/m³ = 36 kg Benötigte Energie für 1 K Temperaturerhöhung: 36 kg × 1.000 J/(kg·K) = 36.000 J/K **Schritt 4: Temperaturerhöhung berechnen** 2.345.000 J / 36.000 J/K ≈ 65,1 K **Ergebnis:** Theoretisch würde sich der Raum um etwa **65 Grad Celsius** erwärmen, wenn die gesamte Energie des Brennspiritus vollständig und verlustfrei an die Raumluft abgegeben wird. **Wichtige Hinweise:** - In der Praxis gibt es Verluste (Wärmeabgabe an Wände, Fenster, Abzug durch Lüftung etc.), sodass die tatsächliche Erwärmung deutlich geringer ausfällt. - Das Verbrennen von Spiritus in geschlossenen Räumen ist gefährlich (Brand- und Erstickungsgefahr)! **Quellen:** - [Brennwert Ethanol](https://de.wikipedia.org/wiki/Ethanol#Energiegehalt) - [Spezifische Wärmekapazität Luft](https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t) - [Dichte Luft](https://de.wikipedia.org/wiki/Luft#Dichte)

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Wasseroberflächen sind immer horizontal, weil die Schwerkraft auf alle Wassermoleküle gleichmäßig nach unten wirkt. Dadurch richtet sich die Oberfläche des Wassers so aus, da... [mehr]

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Wasseroberflächen sind immer horizontal, weil die Schwerkraft auf alle Wassermoleküle gleichmäßig nach unten wirkt. Dadurch richtet sich die Oberfläche des Wassers so aus, dass sie überall den gleichen Abstand zum Erdmittelpunkt hat – das nennt man ein „Niveau“ oder eine „Wasserwaage“. Wenn Wasser in einem Gefäß ist oder sich frei bewegen kann, verteilt es sich so, dass die Oberfläche überall gleich hoch ist. Würde die Oberfläche schief stehen, würde das Wasser aufgrund der Schwerkraft sofort in die tiefere Richtung fließen, bis wieder eine horizontale Fläche erreicht ist. Kurz gesagt: Die horizontale Wasseroberfläche ist das Ergebnis der Schwerkraft, die überall gleich stark wirkt und das Wasser immer in die tiefste mögliche Lage bringt.

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Um den Brechungswinkel \(\alpha\) zu berechnen, nutzt man das **Snellius’sche Brechungsgesetz**: \[ n_1 \cdot \sin(\theta_1) = n_2 \cdot \sin(\theta_2) \] - \(n_1\): Brechungsindex der Luft (c... [mehr]

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Um den Brechungswinkel \(\alpha\) zu berechnen, nutzt man das **Snellius’sche Brechungsgesetz**: \[ n_1 \cdot \sin(\theta_1) = n_2 \cdot \sin(\theta_2) \] - \(n_1\): Brechungsindex der Luft (ca. 1,0) - \(n_2\): Brechungsindex von Wasser (ca. 1,33) - \(\theta_1\): Einfallswinkel (35°) - \(\theta_2\): Brechungswinkel (\(\alpha\)) Setze die Werte ein: \[ 1,0 \cdot \sin(35^\circ) = 1,33 \cdot \sin(\alpha) \] \[ \sin(\alpha) = \frac{\sin(35^\circ)}{1,33} \] \[ \sin(35^\circ) \approx 0,574 \] \[ \sin(\alpha) = \frac{0,574}{1,33} \approx 0,432 \] \[ \alpha = \arcsin(0,432) \approx 25,6^\circ \] **Der Brechungswinkel \(\alpha\) beträgt also etwa 25,6 Grad.**

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Die Schallgeschwindigkeit in Wasser bei 20 °C beträgt etwa 1482 m/s.

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Die Schallgeschwindigkeit in Wasser bei 20 °C beträgt etwa 1482 m/s.

Kategorie: Physik Tags: Schallgeschwindigkeit Wasser 20°C

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Die Schallgeschwindigkeit in Wasser beträgt etwa 1482 Meter pro Sekunde (m/s) bei 25 Grad Celsius. Diese Geschwindigkeit kann jedoch je nach Temperatur, Druck und Salzgehalt des Wassers variieren... [mehr]

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Die Schallgeschwindigkeit in Wasser beträgt etwa 1482 Meter pro Sekunde (m/s) bei 25 Grad Celsius. Diese Geschwindigkeit kann jedoch je nach Temperatur, Druck und Salzgehalt des Wassers variieren.

Kategorie: Physik Tags: Schallgeschwindigkeit Wasser M/s

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Die Luft im Glas wird komprimiert, und ein Teil der Luft kann aus dem Glas entweichen, während der Wasserdruck zunimmt.

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Die Luft im Glas wird komprimiert, und ein Teil der Luft kann aus dem Glas entweichen, während der Wasserdruck zunimmt.

Kategorie: Physik Tags: Luft Wasser Druck