Lernziel · Gymnasiallehrplan
GYM PAM 2 — Schwerpunktfach: Physik und Anwendungen der Mathematik.
Vorschau der Fragen
1Ein Gas nimmt Q = 500 J Wärme auf; gleichzeitig verrichtet die Umgebung an ihm eine Kompressionsarbeit W = 200 J. Wie gross ist die Änderung der inneren Energie Δ U (in J)?
Zahl als Antwort eingeben.
2Was entspricht in der Thermodynamik der inneren Energie U eines Gases?
Die Summe der mikroskopischen kinetischen und potenziellen TeilchenenergienDie kinetische Energie des Gefässes, das es enthältDie gesamte im Gas «gespeicherte» WärmeDie Arbeit, die das Gas nach aussen abgeben kann
3Man erwärmt 0.5 kg Wasser (spezifische Wärmekapazität c = 4180 J·kg⁻¹·K⁻¹) von 20 °C auf 30 °C. Welche Wärmemenge Q muss man zuführen (in J)?
Zahl als Antwort eingeben.
4Bei einer isothermen Zustandsänderung eines idealen Gases bleibt die innere Energie konstant, also wird die ganze aufgenommene Wärme in Arbeit an die Umgebung umgewandelt.
RichtigFalsch
5Was kennzeichnet eine adiabatische Zustandsänderung?
Kein Wärmeaustausch mit der Umgebung (Q = 0)Die Temperatur bleibt konstantDer Druck bleibt konstantDas Volumen bleibt konstant
6Ein Gas dehnt sich bei konstantem Druck p = 1.0×10⁵ Pa aus; sein Volumen steigt von 2.0 L auf 5.0 L. Wie gross ist der Betrag der ausgetauschten Arbeit |W| (in J)?
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7Der Wirkungsgrad eines Wärmemotors ist definiert als eta = W/Qchₐud. Wofür stehen W und Qchₐud?
Die abgegebene Nutzarbeit und die vom warmen Reservoir aufgenommene WärmeDie ans kalte Reservoir abgegebene Wärme und die durch Reibung verlorene ArbeitDie aufgenommene Wärme und die ans kalte Reservoir abgegebene WärmeDie gesamte Arbeit und die innere Energie des Motors
8Pro Zyklus nimmt ein Motor Qchₐud = 800 J vom warmen Reservoir auf und gibt Qfroid = 600 J ans kalte Reservoir ab. Wie gross ist sein Wirkungsgrad (in %)?
Zahl als Antwort eingeben.
9Ein zyklisch arbeitender Wärmemotor zwischen zwei Reservoiren verschiedener Temperatur kann einen Wirkungsgrad von 100 % erreichen, wenn er perfekt gebaut ist.
RichtigFalsch
10In welche Richtung fliesst Wärme ohne jede äussere Energiezufuhr von selbst?
Immer vom warmen zum kalten KörperImmer vom kalten zum warmen KörperVom kleineren zum grösseren KörperIn beide Richtungen, bis die Temperaturen gleich sind
11Wenn ein Eiswürfel in einem Glas lauwarmem Wasser schmilzt, nimmt die Gesamtentropie des Systems zu, und der Vorgang ist irreversibel.
RichtigFalsch
12Ordne jede Situation danach, ob der zweite Hauptsatz der Thermodynamik sie erlaubt oder verbietet.
Kategorien:
Erlaubt (spontan oder möglich)Von diesem Hauptsatz verboten
Zu ordnende Begriffe:
Die Entropie des Universums nimmt zuDie Entropie eines isolierten Systems sinktEin Motor wandelt alle Wärme in Arbeit umEin Motor wandelt einen Teil in Arbeit umWärme fliesst vom Warmen zum KaltenWärme fliesst von selbst vom Kalten zum Warmen
13Vier ideale Motoren arbeiten zwischen den angegebenen Temperaturen. Ordne sie vom KLEINSTEN zum grössten WIRKUNGSGRAD (Carnot-Wirkungsgrad eta = 1 - Tfroid/Tchₐud).
In die richtige Reihenfolge bringen:
Warmes Reservoir 400 K, kaltes 300 KWarmes Reservoir 500 K, kaltes 300 KWarmes Reservoir 600 K, kaltes 400 KWarmes Reservoir 800 K, kaltes 300 K
14Ein Schüler schreibt: «Das Gas nimmt 300 J Wärme auf und verrichtet 500 J Arbeit an der Umgebung, also nimmt seine innere Energie um 800 J zu.» Wo liegt der Fehler?
Arbeit zählt negativ: Δ U = 300 - 500 = -200 J, die Energie sinktMan muss addieren: Δ U = 300 + 500 = 800 J, die Überlegung stimmtDie aufgenommene Wärme muss in der Bilanz negativ gezählt werdenDie innere Energie hängt nur von der Arbeit ab, nicht von der Wärme
Die richtigen Antworten entdeckst du beim Spielen.
