Innere Energie (2)

Weltweit nutzt man zur Angabe einer Temperatur die Einheit Grad Celsius (\(°\text{C}\)). Ausnahmen sind lediglich die Vereinigten Staaten von Amerika, die Bahamas, Belize und die Cayman Islands. Hier verwendet man die Fahrenheitskala (\(°\text{F}\)).

Eine Temperatur \(T_F\), die in \(°\text{F}\) gegeben ist, lässt sich mithilfe folgender Formel in eine Angabe \(T_C\) in \(°\text{C}\) umrechnen:

\((T_F − 32) \cdot \frac{5}{9} = T_C\)

Beurteile die folgenden Fragen, indem du jeweils in die Einheit \(°\text{C}\) umrechnest.

1. Dein Fieberthermometer zeigt \(98°\text{F}\) an. Grund zur Panik?
2. Der Wetterbericht für New York sagt eine Temperatur von \(20°\text{F}\) voraus. T-Shirt-Wetter?

Erkläre, ob Wasser für ein Flüssigkeitsthermometer infrage kommt, das einen Bereich zwischen

1. \(-20\text{°C}\) und \(50\text{°C}\)
2. \(1\text{°C}\) und \(40\text{°C}\)

abdecken soll.

Zur Kühlung deiner Limonade von \(400\,\text{g}\) bei einer sommerlichen Temperatur von \(25\text{°C}\) gibst du zwei Eiswürfel von je \(10\,\text{g}\) hinzu. Diese entnimmst du frisch dem Gefrierfach mit einer Temperatur von \(-15\text{°C}\).

1. Bestimme zunächst die Energie, die zum Erwärmen des Eises auf \(0\text{°C}\) nötig ist.
2. Auch das anschließende Schmelzen (ohne Temperaturerhöhung) des Eises benötigt Energie, diese ist das Produkt aus der spezifischen Schmelzenergie \(e_s\) und der Masse, also \(E_S=e_S\cdot m_E\). Berechne auch die Schmelzenergie.
3. Berechne nun die Endtemperatur, die sich in dem Glas einstellt. Vernachlässige dabei den Energieaustausch mit der Umgebung.

Lea will sich Tee kochen und gibt dafür \(1\,\text{l}\) Wasser bei einer Temperatur von \(15°\text{C}\) in einen Wasserkocher mit einer Leistung von \(2000\,\text{W}\). Wie lange muss sie warten, bis das Wasser kocht? Berechne.