Wärmelehre für Fachinformatiker: Temperatur, Wärmemenge und spezifische Wärmekapazität

Question 1

Nenne die drei Arten der Wärmeübertragung und gib für jede ein praktisches Beispiel.

Accepted Answer

Konvektion: Wärmeübertragung durch die Bewegung von Flüssigkeiten oder Gasen (z. B. Luft, die einen heißen Topf abkühlt).

Accepted Answer

Leitung: Wärmeübertragung durch direkten Kontakt zwischen Objekten (z. B. ein Löffel, der in einer heißen Suppe Wärme aufnimmt).

Accepted Answer

Strahlung: Wärmeübertragung durch elektromagnetische Wellen (z. B. die Wärme der Sonne, die uns erreicht).

Question 2

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik und welche praktische Bedeutung hat er für technische Systeme?

Accepted Answer

A: Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu.

Answer

B: Wärme kann nicht von einem kälteren zu einem wärmeren Objekt fließen.

Answer

C: Die Temperatur eines geschlossenen Systems nimmt immer ab.

Answer

D: Alle Prozesse im Universum sind reversibel.

Question 3

Welche Art der Wärmeübertragung erfolgt durch elektromagnetische Wellen?

Accepted Answer

Strahlung

Answer

Konvektion

Answer

Konduktion

Answer

Diffusion

Question 4

Welche der folgenden Substanzen hat die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Luft

Answer

Eisen

Answer

Aluminium

Question 5

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Beziehung zwischen Wärmemenge und Temperaturänderung?

Accepted Answer

Q = mcΔT

Answer

Q = ΔT/mc

Answer

Q = mc²ΔT

Answer

Q = ΔT/m²c

Question 6

Welcher der folgenden Prozesse ist isobar?

Accepted Answer

Isobare Expansion

Answer

Adiabatische Expansion

Answer

Isotherme Kompression

Answer

Adiabatische Kompression

Question 7

Welche Aussage zu den Wärmeeinheiten Joule, Kalorie und BTU ist korrekt?

Accepted Answer

Joule ist die SI-Einheit für Wärmeenergie, Kalorie ist 4,186-mal größer als Joule, BTU ist 1055,06-mal größer als Joule.

Answer

Joule und Kalorie sind gleich groß, BTU ist 1000-mal größer als Joule.

Answer

Kalorie und BTU sind gleich groß, Joule ist 4,186-mal kleiner als Kalorie.

Answer

BTU und Joule sind gleich groß, Kalorie ist 1000-mal kleiner als BTU.

Question 8

Welche Maßeinheit wird zur Messung der Temperatur verwendet?

Accepted Answer

Kelvin

Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Pascal

Question 9

Was beschreibt die spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 kg einer Substanz um 1 Kelvin zu erwärmen

Answer

Die Temperatur, bei der eine Substanz schmilzt

Answer

Die Wärmemenge, die von 1 kg einer Substanz abgegeben wird, wenn sie um 1 Kelvin abkühlt

Answer

Das Verhältnis von Wärmemenge und Temperaturänderung

Question 10

Welche der aufgeführten Substanzen besitzt die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Eisen

Answer

Holz

Answer

Luft

Question 11

Welcher Mechanismus der Wärmeleitung ist in Metallen am bedeutendsten?

Accepted Answer

Freie Elektronenleitung

Answer

Wärmestrahlung

Answer

Wärmekonvektion

Answer

Phononenleitung

Question 12

Welche Anwendung nutzt den Mechanismus der Wärmekonvektion?

Accepted Answer

Heizkörper

Answer

Sonnenkollektor

Answer

Wärmflasche

Answer

Gefrierschrank

Question 13

Wie lautet die Aussage des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist konstant

Answer

Der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen beträgt 100%

Question 14

Welche der aufgeführten Größen ist eine extensive Größe?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Dichte

Question 15

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieform, während Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle ist

Answer

Temperatur ist eine Energieform, während Wärme ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle ist

Answer

Wärme und Temperatur sind identisch

Answer

Wärme ist ein Maß für die Energiemenge, während Temperatur ein Maß für die Richtung der Energieübertragung ist

Question 16

Welche Einheit wird zur Messung der Temperatur verwendet?

Accepted Answer

Grad Celsius

Answer

Joule

Answer

Watt

Question 17

Was ist der Unterschied zwischen Wärmemenge und Temperatur?

Accepted Answer

Wärmemenge ist eine Energieform, Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen.

Answer

Temperatur ist eine Energieform, Wärmemenge ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen.

Answer

Wärmemenge und Temperatur sind dasselbe.

Question 18

Welche Substanz hat die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Eisen

Answer

Holz

Question 19

Was passiert mit der Temperatur eines Körpers, wenn er Wärme aufnimmt?

Accepted Answer

Sie steigt an

Answer

Sie sinkt ab

Answer

Sie bleibt gleich

Question 20

Welcher Prozess ist exotherm?

Accepted Answer

Verbrennen von Holz

Answer

Schmelzen von Eis

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Question 21

Welche Aussage zur Wärmeleitung ist korrekt?

Accepted Answer

Erfordert ein Temperaturgefälle

Answer

Tritt nur in Festkörpern auf

Answer

Ist immer ein schneller Prozess

Question 22

Welche der folgenden Größen ist eine Einheit der Temperatur?

Accepted Answer

Kelvin

Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Newtonmeter

Question 23

Was versteht man unter spezifischer Wärmekapazität?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 kg einer Substanz um 1 Kelvin zu erwärmen

Answer

Die Wärmemenge, die von 1 kg einer Substanz bei einer Temperaturänderung von 1 Kelvin abgegeben wird

Answer

Die Temperatur, bei der eine Substanz schmilzt

Answer

Die Temperatur, bei der eine Substanz siedet

Question 24

Welche der folgenden Substanzen hat die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Luft

Answer

Eisen

Answer

Holz

Question 25

Wie viel Wärme wird benötigt, um 2 kg Wasser von 20 °C auf 40 °C zu erwärmen? (spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4,18 kJ/kgK)

Accepted Answer

168 kJ

Answer

84 kJ

Answer

336 kJ

Answer

672 kJ

Question 26

Was versteht man unter einem Wärmeisolator?

Accepted Answer

Ein Material, das Wärme schlecht leitet

Answer

Ein Material, das Wärme gut leitet

Answer

Ein Material, das Wärme reflektiert

Answer

Ein Material, das Wärme absorbiert

Question 27

Welches Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Volumen und der Temperatur eines Gases bei konstantem Druck?

Accepted Answer

Gesetz von Charles

Answer

Ideales Gasgesetz

Answer

Gesetz von Boyle-Mariotte

Answer

Gesetz von Gay-Lussac

Question 28

Was ist die SI-Einheit der Wärmemenge?

Accepted Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Kelvin

Answer

Newtonmeter

Question 29

Welche der folgenden Größen ist eine intensive Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Wärmemenge

Answer

Volumen

Answer

Masse

Question 30

Welche Aussage zur Wärmekapazität ist **korrekt**?

Accepted Answer

Sie gibt die Wärmemenge an, die ein Stoff **pro Masseneinheit und Temperaturänderung** aufnimmt oder abgibt.

Answer

Sie ist **unabhängig** von der Masse und Temperatur des Stoffes.

Question 31

Ein Stück Metall mit einer Masse von 2 kg hat eine Wärmekapazität von 0,5 kJ/(kg * K). Wie viel Wärmeenergie ist erforderlich, um seine Temperatur um 20 K zu erhöhen?

Accepted Answer

**20 kJ**

Answer

80 kJ

Answer

10 kJ

Answer

40 kJ

Question 32

Was ist die SI-Einheit der Temperatur?

Accepted Answer

**Kelvin**

Answer

Fahrenheit

Answer

Grad Celsius

Question 33

Was passiert, wenn einem Gas Wärme **zugeführt** wird?

Accepted Answer

Es **dehnt sich aus und seine Temperatur steigt**.

Answer

Es zieht sich zusammen und seine Temperatur sinkt.

Answer

Es ändert **weder sein Volumen noch seine Temperatur**.

Answer

Es **kondensiert zu einer Flüssigkeit**.

Question 34

Welche der folgenden Größen ist **extensiv**?

Accepted Answer

**Wärmemenge**

Answer

Wärmeleitfähigkeit

Answer

Spezifische Wärmekapazität

Answer

Temperatur

Question 35

Welche der folgenden Aussagen über die Wärmeübertragung ist **falsch**?

Accepted Answer

Konvektion kann in **Festkörpern stattfinden**.

Answer

Strahlung erfolgt durch **elektromagnetische Wellen**.

Answer

Konvektion ist die **effizienteste Art der Wärmeübertragung in Flüssigkeiten und Gasen**.

Answer

Leitung findet in **allen Materialien statt**.

Question 36

Was ist der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Energie kann **nicht erzeugt oder vernichtet werden, sondern nur umgewandelt oder übertragen werden**.

Answer

Die Temperatur eines Systems ist **proportional zu seiner inneren Energie**.

Answer

Die Wärmemenge, die ein System aufnimmt, ist **gleich der Wärmemenge, die es abgibt**.

Question 37

Welche der folgenden Anwendungen beruht auf dem Prinzip der Wärmeleitung?

Accepted Answer

**Kochtopf**

Answer

Klimaanlage

Answer

Hitzebildkamera

Answer

Wärmetauscher

Question 38

Welche der folgenden Größen ist eine intensive Größe, die sich durch ihren Wert nicht mit der Stoffmenge ändert?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Masse

Answer

Wärmekapazität

Question 39

Welche der folgenden Aussagen über Wärmeübertragung ist zutreffend?

Accepted Answer

Wärme fließt immer von einem Stoff mit höherer Temperatur zu einem Stoff mit niedrigerer Temperatur

Answer

Wärme fließt von einem kälteren zu einem wärmeren Stoff

Answer

Wärme kann nur durch Konvektion übertragen werden

Answer

Wärme kann nur durch Leitung übertragen werden

Question 40

Ein Thermometer misst:

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Masse

Answer

Volumen

Answer

Wärmemenge

Question 41

Welche der folgenden Einheiten ist die SI-Basiseinheit für die Temperatur?

Accepted Answer

Kelvin (K)

Answer

Grad Celsius (°C)

Answer

Rankine (°R)

Answer

Grad Fahrenheit (°F)

Question 42

Welche der folgenden Aussagen über den ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sie kann nur umgewandelt werden

Answer

Die Gesamtenergie des Universums nimmt ständig zu

Answer

Die Energie eines isolierten Systems bleibt konstant

Answer

Die Wärmemenge, die einem System zugeführt wird, ist gleich der Arbeit, die das System verrichtet

Question 43

Welche SI-Einheit wird zur Messung der Temperatur verwendet?

Accepted Answer

Kelvin

Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Ampere

Question 44

Was versteht man unter der Wärmemenge?

Accepted Answer

Energie, die aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Systemen übertragen wird

Answer

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes

Answer

Die Temperatur eines Systems

Question 45

Welche Aussage über die spezifische Wärmekapazität ist korrekt?

Accepted Answer

Sie gibt an, wie viel Wärme benötigt wird, um die Temperatur einer Masseneinheit eines Stoffes um 1 Kelvin zu erhöhen

Answer

Sie ist für alle Stoffe gleich

Question 46

Ein Metallstück mit einer Masse von 1 kg und einer spezifischen Wärmekapazität von 0,4 J/(g·K) wird um 50 K erwärmt. Welche Wärmemenge wurde dem Metall zugeführt?

Accepted Answer

200 J

Answer

100 J

Answer

400 J

Answer

50 J

Question 47

Welche Faktoren beeinflussen den Wärmefluss?

Accepted Answer

Temperaturdifferenz, Querschnittsfläche, Wärmeleitfähigkeit

Answer

Nur Querschnittsfläche

Answer

Nur Temperaturdifferenz

Question 48

Wie unterscheiden sich Wärmeleitung und Wärmekonvektion?

Accepted Answer

Bei der Wärmeleitung fließt Wärme durch direkte Berührung, während bei der Wärmekonvektion Wärme durch die Bewegung von Flüssigkeiten oder Gasen übertragen wird

Answer

Beide sind Formen der Wärmeübertragung durch direkte Berührung

Question 49

Welcher Stoff ist ein guter Wärmeisolator?

Accepted Answer

Schaumstoff

Answer

Wasser

Answer

Metall

Answer

Glas

Question 50

Was besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden

Answer

Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren Körper

Question 51

In welcher Anwendung wird das Prinzip der Wärmeübertragung genutzt?

Accepted Answer

Heizung und Kühlung

Answer

Batterien

Answer

Elektromotoren

Answer

Photovoltaik

Question 52

Ein Stück Eisen und ein Stück Holz haben die gleiche Masse und werden auf die gleiche Temperatur erwärmt. Welches Material nimmt mehr Wärmeenergie auf?

Accepted Answer

Eisen

Answer

Holz

Answer

Beide Materialien nehmen die gleiche Wärmemenge auf.

Answer

Es ist nicht möglich, dies ohne weitere Informationen zu bestimmen.

Question 53

Welche Auswirkung hat die Zufuhr von Wärmeenergie auf die Temperatur eines Systems?

Accepted Answer

Die Temperatur steigt an.

Answer

Es ist nicht möglich, dies ohne weitere Informationen zu bestimmen.

Answer

Die Temperatur nimmt ab.

Answer

Die Temperatur bleibt unverändert.

Question 54

Welche Maßeinheit wird zur Messung der Wärmemenge verwendet?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Kelvin (K)

Answer

Celsius (°C)

Answer

Watt (W)

Question 55

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Wärmeübertragung durch Konvektion am besten?

Accepted Answer

Wärmeübertragung durch die Bewegung von Fluiden (Flüssigkeiten oder Gase).

Answer

Wärmeübertragung durch direkte Berührung zwischen Körpern.

Answer

Wärmeübertragung durch elektromagnetische Strahlung.

Question 56

Welchem Zweck dient ein Wärmetauscher?

Accepted Answer

Wärmeenergie von einem System auf ein anderes zu übertragen.

Answer

Die Temperatur eines Systems zu messen.

Answer

Die spezifische Wärmekapazität eines Materials zu bestimmen.

Question 57

Welche Faktoren beeinflussen die Wärmemenge, die ein Körper aufnehmen kann?

Accepted Answer

Die Temperaturdifferenz zwischen Körper und Umgebung, die Masse des Körpers und die spezifische Wärmekapazität des Körpers.

Answer

Nur die spezifische Wärmekapazität des Körpers.

Answer

Nur die Masse des Körpers.

Question 58

Eine Thermoskanne dient dazu, die Temperatur eines Getränks möglichst lange...

Accepted Answer

konstant zu halten.

Answer

zu verändern.

Answer

zu senken.

Answer

zu erhöhen.

Question 59

Was geschieht auf Teilchenebene, wenn ein Objekt erwärmt wird?

Accepted Answer

Die Teilchen des Objekts bewegen sich schneller.

Answer

Die Teilchen des Objekts ändern ihre Größe.

Answer

Die Teilchen des Objekts bewegen sich langsamer.

Question 60

Welche Aussage über den absoluten Nullpunkt ist korrekt?

Accepted Answer

Der absolute Nullpunkt ist die theoretische Temperatur, bei der die Teilchenbewegung vollständig aufhört.

Answer

Der absolute Nullpunkt ist die Temperatur, bei der Wasser gefriert.

Answer

Der absolute Nullpunkt ist die niedrigste Temperatur, die jemals gemessen wurde.