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Aufgaben Wärmelehre Grundlagen Physik

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Anbei Aufgaben des Bereichs Wärmelehre zum Modul Grundlagen Physik der HS Osnabrück für das 1.Semester im Studienbereich DVW (Dental-,Verfahrens- und Werkstofftechnik).

vorschau 1 aus 4   Seiten

Dokument Information

  • 28. april 2021
  • 4
  • 2018/2019
  • Andere
  • Unbekannt

Themen

Schule, Studium & Fach

Alle Dokumente für dieses Fach (11)

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Aufgabenblatt "Wärmelehre"



Aufgabe 1: Stahlbrücke
Das freitragende Teil einer Stahlbrücke sei bei 20 °C 200 m lang. Wieviel Längenspiel müs-
sen die Konstrukteure einplanen, wenn die Brücke Temperaturen von -20 °C bis +40 °C
ausgesetzt ist?


α ≔ 12 ⋅ 10 −6 ⋅ −1
l0 ≔ 200

Lösung:
Beim Abkühlen auf -20°C schrumpft die Brücke um ∆l1 ∆T1 ≔ −40
∆l1 ≔ α ⋅ l0 ⋅ ∆T1
∆l1 = −0.096

Beim Erwärmen auf +40 °C dehnt sich die Brücke um ∆l2 ∆T2 ≔ 20

∆l2 ≔ α ⋅ l0 ⋅ ∆T2
∆l2 = 0.048

Die Längenänderung beträgt somit insgesamt ∆l ≔ l0 − ∆l1 − ⎛⎝l0 − ∆l2⎞⎠

∆l = 0.144

Natürlich hätte man das auch in einem Schritt mit ∆T ≔ 60 rechnen können. Dabei
würde man allerdings die Richtung der Längenänderung (ausdehnen oder schrumpfen)
nicht erfassen.

Aufgabe 2: Wasserleitung

Das Wasser in einem Stahlrohr gefriert im Winter bei 0 °C. Das Rohr hat bei 4 °C einen
Durchmesser von 2 cm.
a) Welche Dehnung tritt dabei in der Rohrwand auf?
b) Wie groß ist die thermische Spannung, die bei der Abkühlung von +4 °C auf 0 °C des
mit Wasser gefüllten Stahlrohres entsteht?
ESt ≔ 210 d0 ≔ 0.02

−1
αSt ≔ 12 ⋅ 10 −6 ⋅ T0 ≔ 273.16 ρWasser ≔ 918 ――
3


T1 ≔ 277.16 ρWasser ≔ 999.97 ――
3




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