Wärmelehre für Mechatronikerinnen: Interaktive Quizfragen und Übungen

Question 1

Was ist Kondensation und bei welcher Zustandsänderung findet dieser Prozess statt?

Accepted Answer

Gas in Flüssigkeit

Answer

Flüssigkeit in Gas

Answer

Fest in Flüssigkeit

Question 2

Welche Einheit wird zur Messung der spezifischen Wärmekapazität verwendet?

Accepted Answer

J/(kg·K)

Answer

J/K

Answer

cal/(g·°C)

Answer

kcal/(kg·°C)

Question 3

Wie ändert sich die innere Energie eines Systems beim Erwärmen?

Accepted Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie kann sowohl zu- als auch abnehmen.

Question 4

Erläutere den Unterschied zwischen Wärme und Temperatur.

Accepted Answer

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

Answer

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

Answer

Wärme und Temperatur sind dasselbe.

Answer

Wärme ist ein Maß für die Bewegungsenergie der Teilchen, während Temperatur ein Maß für ihre potentielle Energie ist.

Question 5

Gib die Formel zur Berechnung der Wärmemenge an, die von einem Gegenstand abgegeben oder aufgenommen wird.

Accepted Answer

Q = m · c · Δt

Answer

Q = m · L

Answer

Q = c · Δt

Answer

Q = L · Δt

Question 6

Welcher Wärmeübertragungsmechanismus tritt auf, wenn zwei Objekte direkten Kontakt miteinander haben?

Accepted Answer

Leitung

Answer

Strahlung

Answer

Konvektion

Answer

Sublimation

Question 7

In welcher Einheit wird die spezifische Wärmekapazität angegeben?

Accepted Answer

J/kg°C

Answer

J/kg

Answer

J/°C

Answer

kg/°C

Question 8

Welche Zustandsänderung ist gekennzeichnet durch eine Zunahme des Volumens und eine Abnahme der Temperatur?

Accepted Answer

Sublimation

Answer

Schmelzen

Answer

Kondensation

Answer

Erstarren

Question 9

Welches Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Wärmemenge, Masse und Temperaturänderung?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Ideales Gasgesetz

Answer

Newtonsches Gravitationsgesetz

Answer

Coulombsches Gesetz

Question 10

Welche physikalische Größe beschreibt die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten?

Accepted Answer

Wärmeleitfähigkeit

Answer

Wärmekapazität

Answer

Spezifische Wärme

Answer

Temperatur

Question 11

Welcher Prozess ist mit der Freisetzung von Wärme verbunden?

Accepted Answer

Wärmefreisetzung

Answer

Wärmeaufnahme

Answer

Temperaturerhöhung

Answer

Druckabfall

Question 12

Welche Art der Wärmeübertragung tritt auf, wenn Sonnenlicht die Erde erreicht?

Accepted Answer

Strahlung

Answer

Konvektion

Answer

Leitung

Answer

Sublimation

Question 13

Wie bewirken Konvektionsströme den Wärmetransport in Flüssigkeiten?

Accepted Answer

Durch Bewegung der Flüssigkeit

Answer

Durch Speicherung und Abgabe von Wärme

Answer

Durch Erhöhung der spezifischen Wärmekapazität

Question 14

Welche der folgenden Aussagen beschreibt Wärmeübertragung korrekt?

Accepted Answer

Wärme kann durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung übertragen werden.

Answer

Wärme kann ausschließlich durch Wärmeleitung übertragen werden.

Answer

Wärme kann ausschließlich durch Konvektion übertragen werden.

Answer

Wärme kann nicht durch Strahlung übertragen werden.

Question 15

Was versteht man unter der spezifischen Wärmekapazität einer Substanz?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von einem Gramm der Substanz um ein Kelvin zu erhöhen.

Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur der Substanz um ein Kelvin zu erhöhen.

Answer

Die Temperatur, bei der die Substanz ihren Aggregatzustand ändert.

Answer

Die Wärmemenge, die beim Erstarren der Substanz freigesetzt wird.

Question 16

Welche der folgenden Temperaturänderungen tritt bei einer endothermen Reaktion ein?

Accepted Answer

Temperaturabsenkung

Answer

Temperaturanstieg

Answer

Keine Temperaturänderung

Answer

Abhängig von der jeweiligen Reaktion

Question 17

Welche der folgenden Einheiten wird zur Messung von Wärme verwendet?

Accepted Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Watt

Answer

Ampere

Question 18

Welche der folgenden Substanzen hat die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Eisen

Answer

Luft

Answer

Holz

Question 19

Welche der folgenden Aussagen zur Wärmeleitung ist falsch?

Accepted Answer

Wärmeleitung ist unabhängig von der Temperatur.

Answer

Wärmeleitung erfolgt durch direkte Übertragung von Wärmeenergie zwischen benachbarten Molekülen.

Answer

Metalle sind gute Wärmeleiter, während Kunststoffe schlechte Wärmeleiter sind.

Answer

Je größer die Temperaturdifferenz, desto schneller die Wärmeleitung.

Question 20

Welche Aussage beschreibt die Wärmeübertragung durch Konvektion?

Accepted Answer

Bewegung von Materieteilchen und Mitführung von Wärme

Answer

Ausbreitung von Wärme durch elektromagnetische Wellen

Answer

Übertragung von Wärme durch direkte Berührung

Question 21

Die spezifische Wärmekapazität einer Substanz ist definiert als:

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 kg der Substanz um 1 K zu erwärmen

Answer

Die Temperatur, bei der eine Substanz schmilzt

Answer

Die Wärmemenge, die von 1 kg der Substanz bei einer Zustandsänderung aufgenommen wird

Question 22

Bei einem isobaren Prozess bleibt:

Accepted Answer

Der Druck konstant

Answer

Die Temperatur konstant

Answer

Das Volumen konstant

Question 23

Welche Einheit wird zur Messung der Wärmemenge verwendet?

Accepted Answer

Joule

Answer

Newton

Answer

Watt

Answer

Kelvin

Question 24

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials beschreibt seine Fähigkeit:

Accepted Answer

Wärme durch das Material zu übertragen

Answer

Wärme durch Konvektion zu übertragen

Answer

Wärme zu speichern

Answer

Wärme durch Strahlung abzugeben

Question 25

Welche Maßnahme kann die Wärmeübertragung durch Leitung verringern?

Accepted Answer

Verwendung eines Isolationsmaterials

Answer

Erhöhung der Oberfläche

Answer

Erhöhung der Materialdicke

Answer

Erhöhung der Temperaturdifferenz

Question 26

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass:

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur umgewandelt

Answer

Die Temperatur eines Systems ist proportional zur inneren Energie

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu

Question 27

Welche Aussage beschreibt die Wärmeübertragung durch Strahlung?

Accepted Answer

Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen

Answer

Zufällige Bewegung von Molekülen

Answer

Bewegung von Materieteilchen

Answer

Übertragung von Wärme durch direkte Berührung

Question 28

Die thermische Ausdehnung eines Materials ist:

Accepted Answer

Die Änderung der Größe oder des Volumens eines Materials aufgrund von Temperaturänderungen

Answer

Die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten

Answer

Die Wärmemenge, die ein Material speichern kann

Question 29

Welche Maßeinheit wird für die spezifische Wärmekapazität verwendet?

Accepted Answer

J/(kg·K)

Answer

W/m²

Answer

J/K

Answer

cal/(g·°C)

Question 30

Welche Art der Wärmeübertragung findet statt, wenn Wasser auf dem Herd erwärmt wird?

Accepted Answer

Konvektion

Answer

Sublimation

Answer

Konduktion

Answer

Strahlung

Question 31

Bei welcher Zustandsänderung geht ein Feststoff direkt in einen gasförmigen Zustand über?

Accepted Answer

Sublimation

Answer

Schmelzen

Answer

Verdampfen

Answer

Kondensation

Question 32

Mit welcher Formel berechnet man die Wärmemenge Q, die zur Erwärmung eines Objekts mit der Masse m, der spezifischen Wärmekapazität c und der Temperaturänderung ΔT benötigt wird?

Accepted Answer

Q = m·c·ΔT

Answer

Q = ΔT·c/m

Answer

Q = m/c·ΔT

Answer

Q = m·c/ΔT

Question 33

Welches Material hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit?

Accepted Answer

Metall

Answer

Papier

Answer

Holz

Answer

Luft

Question 34

Welche Aussage über die Wärmeausdehnung ist korrekt?

Accepted Answer

Je höher der Ausdehnungskoeffizient, desto stärker dehnt sich das Material aus.

Answer

Nur Flüssigkeiten dehnen sich aus, Feststoffe und Gase nicht.

Answer

Die Wärmeausdehnung ist unabhängig von der Temperaturänderung.

Question 35

Welche Art von Prozess ist Verbrennung?

Accepted Answer

exotherm

Answer

Kondensation

Answer

Schmelzen

Answer

Verdampfen

Question 36

Welche Art der Wärmeübertragung findet statt, wenn ein heißer Gegenstand in eine kalte Flüssigkeit getaucht wird?

Accepted Answer

Konduktion

Answer

Konvektion

Answer

Latentwärme

Answer

Strahlung

Question 37

Welche Einheit hat die spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

J/(kg·K)

Answer

J/(K·kg)

Answer

J/(kg·s)

Answer

W/m²K

Question 38

Welche Aussage zur Wärmeleitung ist korrekt?

Accepted Answer

Wärme fließt von Bereichen höherer Temperatur zu Bereichen niedrigerer Temperatur.

Answer

Wärmeleitung ist eine Form der Wärmekonvektion.

Answer

Wärme fließt nur durch Flüssigkeiten.

Question 39

Welche Aussage zur Wärmekonvektion ist korrekt?

Accepted Answer

Wärmekonvektion tritt auf, wenn ein Fluid strömt.

Answer

Wärmekonvektion tritt nur in Flüssigkeiten auf.

Answer

Wärmekonvektion tritt nur in Gasen auf.

Question 40

Welche Aussage zur Wärmestrahlung ist korrekt?

Accepted Answer

Wärmestrahlung kann sich im Vakuum ausbreiten.

Answer

Wärmestrahlung benötigt ein Medium zur Ausbreitung.

Answer

Wärmestrahlung ist eine Form von Schall.

Question 41

Welche Anwendung nutzt das Prinzip der Wärmeleitung?

Accepted Answer

Kochgeschirr

Answer

Kühlschrank

Answer

Klimaanlage

Question 42

Welche Aussage beschreibt die Wärmeübertragung korrekt?

Accepted Answer

Wärme kann mittels Leitung, Konvektion oder Strahlung übertragen werden.

Answer

Wärmeübertragung geschieht ausschließlich durch Leitung.

Answer

Wärmeübertragung erfolgt einzig durch Konvektion.

Question 43

Welche der angegebenen Größen stellt die spezifische Wärmekapazität dar?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur einer Substanz um 1 Kelvin zu erhöhen.

Answer

Die Masse der Substanz.

Answer

Die Temperatur der Substanz.

Question 44

Welcher Stoff weist die geringste Wärmeleitfähigkeit auf?

Accepted Answer

Luft

Answer

Kupfer

Answer

Wasser

Answer

Aluminium

Question 45

Was besagt das newtonsche Abkühlungsgesetz?

Accepted Answer

Die Abkühlrate eines Objekts ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem Objekt und seiner Umgebung.

Answer

Die Abkühlrate eines Objekts ist proportional zu seiner Oberfläche.

Question 46

Welche Anwendung basiert auf dem Prinzip der Konvektion?

Accepted Answer

Heizkörper

Answer

Kühlschrank

Answer

Sonnenkollektor

Answer

Glühbirne

Question 47

Worin besteht der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energiemenge, während Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen einer Substanz darstellt.

Answer

Wärme ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen einer Substanz, während Temperatur eine Energiemenge ist.

Question 48

Welche Einheit wird zur Messung von Wärmeenergie verwendet?

Accepted Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Watt

Answer

Celsius

Question 49

Was passiert mit der Temperatur von Wasser, während es kocht?

Accepted Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie steigt weiter an.

Answer

Sie schwankt.

Answer

Sie sinkt.

Question 50

Ein Heizkörper in einem Raum wird mit heißem Wasser aus einem Kessel gespeist. Warum kühlt der Heizkörper schneller ab, wenn der Raum kalt ist?

Accepted Answer

Die Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Raumluft ist größer.

Answer

Der Heizkörper verliert mehr Wärme durch Strahlung.

Answer

Der Heizkörper hat eine geringere spezifische Wärmekapazität.

Question 51

Eine Stahlplatte wird mit einer Leistung von 1000 Watt erhitzt. Wie viel Energie nimmt die Platte in 10 Sekunden auf?

Accepted Answer

10.000 Joule

Answer

1.000 Joule

Answer

10 Joule

Answer

100 Joule

Question 52

Ein Kfz-Mechaniker verwendet eine Hebebühne, um ein Auto anzuheben. Wie wirkt sich die Temperatur auf die hydraulische Flüssigkeit in der Hebebühne aus?

Accepted Answer

Die Viskosität der Flüssigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab.

Answer

Die Viskosität der Flüssigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu.

Answer

Die Temperatur hat keinen Einfluss auf die Viskosität.

Question 53

Was passiert mit dem Volumen von Wasser, wenn es gefriert?

Accepted Answer

Es dehnt sich aus.

Answer

Es schrumpft.

Answer

Es hängt von der Temperatur ab.

Answer

Es bleibt gleich.

Question 54

Ein Mechatroniker misst die Temperatur eines elektronischen Bauteils mit einem Infrarotsensor. Welcher Wärmeübertragungsmechanismus wird dabei genutzt?

Accepted Answer

Strahlung.

Answer

Wärmeleitung.

Answer

Advektion.

Answer

Konvektion.

Question 55

Welche Einheit wird zur Messung der Wärmemenge verwendet?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Kelvin (K)

Answer

Watt (W)

Question 56

Welche der folgenden Einheiten wird **nicht** für die Wärmemenge verwendet?

Accepted Answer

K

Answer

eV

Answer

J

Answer

cal

Question 57

Ein Körper mit einer Masse von 500 Gramm und einer spezifischen Wärmekapazität von 400 Joule pro Kilogramm und Kelvin wird von 20°C auf 40°C erwärmt. Wie viel Wärmeenergie wird dafür benötigt?

Accepted Answer

40 kJ

Answer

80 kJ

Answer

20 kJ

Answer

160 kJ

Question 58

Welcher Stoff besitzt die höchste Wärmeleitfähigkeit?

Accepted Answer

Kupfer

Answer

Wasser

Answer

Holz

Answer

Luft

Question 59

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf dem Ersten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Berechnung des Energiebedarfs einer Maschine

Answer

Bestimmung der Entropie eines Systems

Answer

Vorhersage der Richtung chemischer Reaktionen

Question 60

Was ist die SI-Einheit für den Wärmefluss?

Accepted Answer

W

Answer

cal/s

Answer

K

Answer

J

Question 61

Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energiemenge, Temperatur hingegen ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle.

Answer

Wärme ist eine Eigenschaft von Körpern, Temperatur ein Maß für die Energie.

Question 62

Welcher der folgenden Aussagen über den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt konstant.

Answer

Der Zweite Hauptsatz beschreibt die Umwandlung von Wärme in Arbeit.

Answer

Die Entropie eines offenen Systems nimmt mit der Zeit ab.