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  1. #1
    Sea-Dweller Avatar von TinCup
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    Auftauzeit von Eis - Hilfe bei thermodynamischer Schätzaufgabe

    Hallo

    Weil weder Physik noch Mathe zu meinen Leistungsfächern gehörten benötig ich Unterstützung für diese Schätzaufgabe:

    Zwei Eisblöcke zu je 400 Kg in einer Raumtemperatur von 21C, einer davon mit einer Isolierschicht aus 6cm Styropor. Wie gross ist die Zeitdifferenz bis zum vollständigen auftauen?

    Wer kann helfen?
    Gruss Armin

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  2. #2
    RAMichel
    Gast
    Welche Temperatur hat das Eis?

  3. #3
    Wenn die Aufgabe nur so gestellt wurde, wirds glaube ich wirklich schwierig.

    Weil neben der Frage der Eistemperatur auch noch wichtig wäre, wird die Raumtemperatur konstant gehalten, weil sie sonst ja während des Auftauprozesses

    sinkt. Und dann benötigt man sicherlich noch Angaben wie sich das Auftauverhalten durch das Styropor ändert.

    Einfach nur geschätzt würde ich tippen auf drei bis mindestens viermal solange.

    Aber da kann man sich gründlich vertun.

    Viel Spaß beim Raten.
    Gruß aus Hamburg

    Jens

  4. #4
    Sea-Dweller Avatar von TinCup
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    Themenstarter
    Die Aufgabe liegt leider nur so einfach vor. Meine Nachfrage ergab: Das Eis wurde auf minus 12C gekühlt, die Zimmertemperatur von 21C wird konstant gehalten; Die Eisblöcke haben die Masse von ca. H 100/B 100/T 30 cm.

    Leider hab' ich überhaupt keinen Plan über die Auftauzeit des unisolierten Eisblockes oder die Isolierungswirkung von Styropor, um 'ne einigermassen sinnvolle Schätzung abgeben zu können...

    Die Blöcke stehen, in Verbindung mit der Schätzfrage, in der Eingangshalle meiner Firma; eine Zeitansage so über den Daumen würde schon völlig ausreichen
    Gruss Armin

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  5. #5
    Officially Certified DoT Winner 2013, 2014 & 2016 Avatar von ferryporsche356
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    Hier kann nur Prof. Rolex oder OrangeHand helfen. Die beiden sind dermaßen verstrahlt, die können das.


    Ich ame Wurst frage mich nur wie der Eisblock 400kg wiegen kann und auf 100x100x30 cm untergebracht sein soll.
    Meines Erachtens wären das doch dann 300kg?


    Beste Grüße,
    Charly

    WWWWDWWWWWWWWWWWWWWDWDWWWWWDWWWWWWDWWWWWWWWDD

  6. #6
    Steve McQueen Avatar von Vanessa
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    Eis mit 100x100x30 hat ein maximales Gewicht von 300 kg (Wasser in gleicher Form) x 0,91 (ca) also ein Gewicht von 273 kg.
    Gruß,

    Michi

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  7. #7
    Moderator Avatar von Spacewalker
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    Da ist bestimmt schweres Wasser. Sonst wiegt er noch nicht einmal 300 kg.
    Gruß, Stefan



    Gendern ist ... wenn ein Sachse mit dem Boot umkippt.

  8. #8
    Super-Moderator Avatar von Muigaulwurf
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    Zitat Zitat von RAMichel Beitrag anzeigen
    Welche Temperatur hat das Eis?
    Ist das denn überhaupt wichtig? Beim Auftauen ist die Temperatur auf der Oberfläche doch konstant 0°, oder?
    Gruß, Joe

    who patrols the paw patrol?

    Kow How Joe

  9. #9
    ehemaliges mitglied
    Gast
    "In der Physik ist die Entropie einfach zu verstehen, wenn man den Übergang eines Stoffes in einen anderen Aggregatzustand betrachtet. Erstaunlicherweise wird dabei nur von latenter Wärme, aber selten von der Entropie gesprochen.

    Man betrachtet z. B. einen Eisblock aus gefrorenem Wasser.

    Will man diesen Eisblock auftauen, dann muss man am Gefrierpunkt Energie hineinstecken, ohne dass sich die Temperatur erhöht. Man spricht von der Schmelzwärme. Diese Energie dient nur dazu die bestehende Ordnung der festen Wasserteilchen aufzulösen, mehr Unordnung zu ermöglichen, das Wasser wird flüssig, die Unordnung wird größer, die Entropie wird größer.

    Die Entropie beim Phasenübergang fest => flüssig entspricht der Schmelzwärme = der Schmelzenergie gemessen in Joule, da sich hier die Temperatur nicht ändert.

    Diesen einfachen Umstand hat man sich auch für die Definition der Entropieeinheit zunutze gemacht:

    Die Einheit der Entropie in der Physik ist 1 Joule / Kelvin.

    1 Joule / Kelvin = Entropie, mit der man 0,893 cm3 Wassereis schmelzen kann. (Voraussetzung: Druck p = Normaldruck)

    Man kann beim Phasenübergang die Energie also einfach durch die Temperatur des Phasenübergangs teilen und erhält die Entropiedifferenz des Vorgangs in Joule / Kelvin."

    Quelle: wikibooks

  10. #10
    Moderator Avatar von MacLeon
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    Richtig. Außerdem kommt des auch nur auf das Verhältnis der Auftauzeiten an, daher könnte es sein, dass sich die Geometrie des Blockes erübrigt.
    Beste Grüße,
    Marcus


    Nakatomi Plaza Christmas Party 1988

  11. #11
    Super-Moderator Avatar von NicoH
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    Zitat Zitat von Muigaulwurf Beitrag anzeigen
    Ist das denn überhaupt wichtig? Beim Auftauen ist die Temperatur auf der Oberfläche doch konstant 0°, oder?
    Kommt auf den Luftdruck an.
    Na Kleiner, hast du Bock auf Schweinereien?

  12. #12
    Steve McQueen Avatar von Vanessa
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    Zitat Zitat von Muigaulwurf Beitrag anzeigen
    Ist das denn überhaupt wichtig? Beim Auftauen ist die Temperatur auf der Oberfläche doch konstant 0°, oder?
    Ist wichtig.... 0° kaltes Eis hat weniger Energie gespeichert als -12° kaltes Eis....
    Gruß,

    Michi

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  13. #13
    Mil-Sub Avatar von steboe
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    Aber egal: Imho ist das Eis im Frühjahr getaut! Jedenfalls bei der Isolierung....
    Geändert von steboe (22.11.2010 um 13:26 Uhr)
    under Milkwood
    LG
    Stephen😎

  14. #14
    Sea-Dweller Avatar von TinCup
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    Zitat Zitat von Vanessa Beitrag anzeigen
    Eis mit 100x100x30 hat ein maximales Gewicht von 300 kg (Wasser in gleicher Form) x 0,91 (ca) also ein Gewicht von 273 kg.
    Ich schrieb' ja auch "ca" - zumindest ist hieraus die Form entnehmbar und das es sich nicht um einen Würfel handelt, falls das relevant wäre...
    Was feststeht, ist das Gewicht von 400 Kg

    Ralf (Toppits): Liest sich ziemlich überzeugend, auch wenn ich nur die hälfte verstehe Aber mal praktisch übersetzt: Wie lange dauert's denn ca, bis so'n unisolierter Block geschmolzen ist? Dann hät' ich die Zeitspanne bis zum Frühjahr schon mal als Richtwert
    Gruss Armin

    Sex and Golf are the only things you don't have to be good to enjoy

  15. #15
    Daytona Avatar von tela
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    Wenn man einfach nur was schätzen braucht, dann sag halt einfach 26 Tage Zeitdifferenz.
    Warum 26?
    Weiß ich nicht, hab halt geschätzt.
    Gruß,
    René

  16. #16
    Double-Red Avatar von OrangeHand
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    Zitat Zitat von MacLeon Beitrag anzeigen
    Außerdem kommt des auch nur auf das Verhältnis der Auftauzeiten an
    So habe ich die Fragestellung auch verstanden.


    Die Eisblöcke tauen auf weil dem Eis thermische Energie durch Wärmetransport zugefügt wird. Wärme kann bekanntlich durch Wärmeleitung, durch Konvektion und durch Wärmestrahlung transportiert werden.

    Das Problem bei der gestellten Aufgabe ist wohl, dass die beiden Eisblöcke durch unterschiedliche Wirkungsweisen zum Schmelzen gebracht werden.

    Beim in Styropor gepackten Eisblock ist anfangs wohl nur die Wärmeleitung im Spiel, weil die feste Styroporschicht kaum Konvektion zulässt und auch eine Wärmestrahlung von aussen abschirmt. Ist der Block erst einmal angeschmolzen kann es in der Luftschicht zwischen dem Eis und der Styroporinnenwand dann doch noch zu Konvektionsphänomenen kommen.

    Beim Eisblock an der freien Luft müssten Wärmetransport durch Konvektion in der umgebenden Luftschicht, und auch noch Wärmestrahlung berücksichtigt werden. Interessanterweise ist die Wärmeleitfähigkeit von Luft (0,026 W/(m K) ) niedriger als die Wärmeleitfähigkeit von Stryropor (ca. 0,04 W/(m K) ). Also könnte eine Luftschicht besser "isolieren" als eine gleich starke Styroporschicht. Doch beim offen liegenden Eisblock wirken ja noch die Konvektion und die Wärmestrahlung.


    Wie viel langsamer nun der styroporverpackte Eisblock auftaut ist für mich auch schwer abzuschätzen.
    Ich tippe mal, dass der offene Eisblock -an einem schönen Tag bei Fönwetterlage- bestimmt doppelt so schnell auftaut.
    Geändert von OrangeHand (22.11.2010 um 14:15 Uhr)
    Superlative Grüße, Frank

    "Cool sh*t ain't cheap, and cheap sh*t ain't cool."

  17. #17
    Yacht-Master Avatar von benjik
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    Es hebt ab!

  18. #18
    Super-Moderator Avatar von NicoH
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  19. #19
    Double-Red Avatar von madmax1982
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    Für eine korrekte Berechnung werden folgende Daten benötgt: Temperatur aller Komponenten, Luftdruch, Gaskonstante, Dichte, Wärmekapazitäten, Wärmeleitfähigkeiten, spezifische Wärme, Sättigungsdiagramm von Luft + Wasser (H1+x, x glaube ich), Phasendiagramm von Wasser, Reynoldszahlen, wenn mit Umströmung gerechnet wird, diverse Differentialgleichungen etc.......

    Da es hier allerdings um eine Abschätzung geht, kann man wohl unter Vernachlässigung einiger Naturgesetze einfache Annahmen treffen, bspw. das das Eis im Innern des Blocks aus Styropor geschmolzen ist, wenn er im innern Raumtemperatur erreicht hat....


    Gruß, Max

    Bollinger!

    Wenns '69er ist, haben Sie mich erwartet.

  20. #20
    Steve McQueen Avatar von Vanessa
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    Gruß,

    Michi

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