Abschlusstest Thermodynamik

Eine Person wiegt 100 Kg und fängt an Sport zu machen. Dabei wandelt Sie 1 MJ in Wärme um.
Um wie viel Grad würde die Temperatur der Person steigen, wenn die beim Sport erzeugte Wärme nicht abstransportiert werden würde.
Wir nehmen hier vereinfacht an, dass die spezifische Wärmekapazität der Person $$4 \frac{kJ}{Kg \cdot K}$$ beträgt

Beim Abseilen von einem Berg wird Reibungsarbeit in Wärme umgewandelt.
Diese Reibungsenergie wird auf einen Abseiler der Masse 100 g übertragen.

Wenn nun eine 100 Kg schwere Person einen 10 Meter hohen Berg abseilen würde, entspreche das grob einer
Reibungsarbeit von 10 kJ. Welcher Temperaturerhöhung würde dies entsprechen, wenn die gesamte Abwärme
auf den Abseiler übertragen werden würde.

Die Wärmekapazität des Abseiler ist 1.2 $\frac{kJ}{Kg \cdot K}$

Bei einer hydraulischen Presse wird durch das Pressen etwa 50% der kinetischen Energie in Wärmeenergie auf das Objekt übertragen.

Wie oft muss die Presse auf ein Stück Eisen der Masse 5 Tonnen pressen, damit dieses um 10 Grad wärmer wird? Die spezifische Wärmekapazität des Körpers beträgt 5 J/(g°C), und pro Schlag wird eine kinetische Energie von 1 MJ aufgewendet.

Die Wostok-Station ist eine Forschungsstation in der Ostantarktis.
Hier wurde die kälteste jemals gemessene Temperatur auf der Erde gemessen, und zwar lag sie bei 183,95 K.

Wie viel Grad Celsius entspricht das?

Der Laarcher See in Rheinlandpfalz ist das Ergebnis eines heute noch immer aktiven Vulkans.
Manchmal steigt vom 10 Meter tiefen See noch CO2 Luftblasen zur Oberfläche auf.

Der See ist 10 Meter tief und pro Meter Tiefe nimmt der Wasserdruck um ca 0.1 bar zu.
Der Druck an der Wasseroberfläche beträgt 1 bar.
An der Oberfläche herrschens 20°C, am Boden des Sees beträgt die Temperatur 10°C.

Wenn nun eine Wasserblase vom Boden aufsteigt, um welches Vielfache würde das Volumen im Vergleich zum Boden
des Sees ansteigen? 1 bar entspricht hierbei 100.000 Pascal.

Du darfst annehmen, dass die Ideale Gasgleichung hier auch Unterwasser gilt.

Wenn Luft erwärmt wird dehnt Sie sich aus.
Stellt euch eine kleine Hütte im Winter vor, die von -5°C auf mollige 30°C erhitzt wird.
Wie viel Luft entweicht aus dem Haus, wenn das Haus folgende Maße hätte: 5 m x 10 m x 3 m?
Ihr dürft annehmen dass, dass Dachflach ist.

Ihr dürft hier fälschlicherweise annehmen, dass keine neuen Teilchen hinzukommen, daher die ideale Gasgleichung gilt.

Wireless Charger sind bei Smartphones beliebt, sind jedoch gar nicht so effizient darin das Gerät aufzuladen.

Typische Wirkungsgrade sind im Bereich 50%, der Rest wird in Wärme umgewandelt.
Es wird nun 30W per Wireless Charger in ein Magnetfeld umgewandelt. Bei dem einem Smartphone kommen im besten Fall 15 W an und das auch nur, wenn diese keine absorbierende Hülle besitzen und korrekt positinoniert sind.

Typischerweise liegen die Geräte aber nicht richtig und es kommt zu einbußen von 20%. Eine Hülle reduziert die Leistung um weitere
10%.

Mit welchem Wirkunsgrad wird das Smartphone im worst-case Szenario aufgeladen?

In der Medizin wird Blutdruck wegen historischen Gründen, noch mit Milimeter einer Quecksilber Säule ($$ \rho=13,5 \frac{g}{cm^3}$$) angegeben.

Ein gesunder Blutdruck bei Erwachsenen liegt bei ungefähr 100 mmHg.
Du sollst nun solch einer Person eine Infusion mit Kochsalzlösung ($$ \rho = 1,03 \frac{Kg}{m^3}$$) verpassen.
Wie hoch musst du die Flasche mindestens heben, damit die Flüssigkeit in den Körper gelangen kann.

Ihr seid nun ein Archäologe und wollt herausfinden ob euer neuster Fund eine kleine goldene Statue
aus purem Gold besteht.

Ihr befestigt die Krone an ein Kraftmesser und legt den Fund ins Wasser.
Das Messgerät zeigt 7,6N an?

Welches Volumen müsste der Körper demnach haben, damit er aus purem Gold wäre?

Rechne mit g=10 m/s^2 und einer Dichte von Gold von 20 g/cm^3.

Ihr seid bei einer Party eures Freundes Mr. Vine Yard.
Herr Yard, prahlt vor euch, dass seine Fässer aus reinstem Eichenholz gebaut sind und besonders stabil seien.
Die Fässer haben ein Fassungsvolumen von 500 Liter und sind 1 Meter groß.
Laut Herrn Yard halten seine Fässer nicht die üblichen 0,6 bis 0,9 bar aus, sondern geben erst ab 2 bar nach.

Du überlegst um wie viele Meter dieses Fass höher sein müsste, damit es tatsächlich nur durch Schweredruck allein bersten würde.
Die Dichte von Wein entspricht hierbei der von Wasser, außerdem entspricht 1 bar genau 100.000 Pascal.
Die Gravitationsbeschleunigung g ist hierbei 9,81 $$\frac{m}{s^2}$$.