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En­tro­pie, Tem­pe­ra­tur und Masse

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Auf­ga­be 1:
(Um­gang mit Schau­bil­dern und un­be­kann­ten For­meln, funk­tio­na­le Zu­sam­men­hän­ge er­ken­nen)

Fol­gen­des Schau­bild (Schau­bild 1) zeigt den Zu­sam­men­hang zwi­schen dem En­tro­pie­ge­halt und der Tem­pe­ra­tur von 1 kg Was­ser.

Hin­weis: Es gibt keine ne­ga­ti­ven En­tro­pie­wer­te.

Schau­bild 2 zeigt den Zu­sam­men­hang zwi­schen dem En­tro­pie­ge­halt und der Tem­pe­ra­tur von 1 kg Kup­fer.

  1. Be­schrei­be den Ver­lauf obi­ger Schau­bil­der.
  2. In­ter­pre­tie­re das Ver­hal­ten des Schau­bil­des En­tro­pie­ge­halt von 1 kg Was­ser bei den Tem­pe­ra­tu­ren 0 °C und 100 °C.
  3. For­mu­lie­re unter Ein­be­zie­hung obi­ger Schau­bil­der eine Ver­mu­tung über den Zu­sam­men­hang zwi­schen der Tem­pe­ra­tur und dem En­tro­pie­ge­halt eines Ge­gen­stan­des. Ver­wen­de hier­bei die For­mu­lie­run­gen: Je grö­ßer ..., desto... oder Je klei­ner ..., desto ... .
  4. Finde Ar­gu­men­te, die fol­gen­de Aus­sa­ge un­ter­stüt­zen: Ein Ge­gen­stand kann nicht unter -273 °C ab­ge­kühlt wer­den.

In einer For­mel­samm­lung fin­det man fol­gen­de For­mel für den En­tro­pie­ge­halt S einer Stoff­por­ti­on mit Masse m:

S = S 1 ·m

Hier­bei ent­spricht S 1 dem En­tro­pie­ge­halt von 1 kg die­ses Stof­fes. S 1 hat die Ein­heit 1 Ct/kg.

  1. Be­stim­me die En­tro­pie von 17,5 kg Was­ser bei den Tem­pe­ra­tu­ren: -20 °C, 20 °C und 110 °C.
  2. Be­stim­me die En­tro­pie von 35 kg Was­ser bei den Tem­pe­ra­tu­ren: -20 °C, 20 °C und 110 °C.
  3. Be­stim­me die En­tro­pie von 17,5 kg Kup­fer bei den Tem­pe­ra­tu­ren: -20 °C, 20 °C und 110 °C.
  4. Be­ur­tei­le, ob der En­tro­pie­ge­halt eines Stof­fes pro­por­tio­nal zu sei­ner Masse ist.
  5. Zeich­ne in ein ge­mein­sa­mes Ach­sen­kreuz fol­gen­de zwei Schau­bil­der:
    • En­tro­pie­ge­halt von Was­ser in Ab­hän­gig­keit von der Masse bei einer Tem­pe­ra­tur von 20 °C
    • En­tro­pie­ge­halt von Was­ser in Ab­hän­gig­keit von der Masse bei einer Tem­pe­ra­tur von 110 °C

Auf­ga­be 2:
(Fach­kennt­nis­se: Ei­gen­schaf­ten der En­tro­pie)

Kreu­ze die rich­ti­gen Aus­sa­gen an. Ver­bes­se­re die fal­schen Aus­sa­gen. Tipp: Auf­ga­be 1.

Aus­sa­ge wahr
Je höher die Tem­pe­ra­tur eines Ge­gen­stan­des, desto mehr En­tro­pie ent­hält der Ge­gen­stand.
Je klei­ner die Was­ser­men­ge, desto mehr En­tro­pie ent­hält sie.
Der En­tro­pie­ge­halt von Kup­fer ist pro­por­tio­nal zu sei­ner Masse.
Kühlt sich ein Ge­gen­stand ab, dann nimmt seine En­tro­pie zu.
Wird ein Ge­gen­stand von außen er­wärmt, dann strömt En­tro­pie von außen in den Ge­gen­stand hin­ein. Kühlt sich ein Ge­gen­stand ab, dann gibt er En­tro­pie an die Um­ge­bung ab.
Der En­tro­pie­ge­halt eines Ge­gen­stan­des hängt von der Tem­pe­ra­tur, der Masse und dem Ma­te­ri­al des Ge­gen­stan­des ab.
Wenn zwei Ge­gen­stän­de mit un­ter­schied­li­chen Tem­pe­ra­tu­ren in Kon­takt ste­hen, dann strö­men En­tro­pie und En­er­gie vom Ge­gen­stand A mit hö­he­rer Tem­pe­ra­tur zum Ge­gen­stand B mit nie­de­rer Tem­pe­ra­tur. Folg­lich nimmt die En­tro­pie und En­er­gie des Ge­gen­stands A ab und die En­er­gie und En­tro­pie des Ge­gen­stands B zu. Da­durch kühlt sich Ge­gen­stand A ab und Ge­gen­stand B er­wärmt sich.

 

En­tro­pie, Tem­pe­ra­tur und Masse: Her­un­ter­la­den [doc] [87 KB]

En­tro­pie, Tem­pe­ra­tur und Masse: Her­un­ter­la­den [pdf] [130 KB]