Bolzen schmilzt sich ins Eis

Thomas K. · Gast

Hallo

Eine Eisangelerhütte auf einem See in ihr wird der gefange Fisch gegrillt, es löst sich ein Bolzen von Grill und fählt aufs Eis mit der Querfläche voran.

Wie weit schmilzt sich der Bolzen ins Eis, wenn sein Endtemperatur 100°C beträgt?

Ich habe da schon was getan, kommen aber nicht so richtuig weiter, vielleicht ist der Weg eine Sackgasse?

Fallhöhe des Bolzens: 1200 mm, 1,2 m
Bolzentemperatur beim herausfallen: 327°C, 600K
Endtemperatur 100°C
Bolzen maße:
Radius 3 mm
Länge 10 mm
Dichte 7850 Kg/m^3 7,850 10^-6 Kg/mm^3
Bolzenfläche (Querfläche+Mantel): 101.316 mm^2 = 101.316 10^-6 m^2
Fallhöhe des Bolzens = s
Erdbescheunigung = a

Wärmedurchgangskoeffizient = k

Wärmeübertragung

Q°= k A (T2-T1)
Q°= k 101.316 10^-6 (327°C -100°C)

Aufprallgeschwindigkeit:
v = (2 s a)^0,5
v = (2 1,2 9,80665)^0,5
v = 4.851 m/s

jmd · Anmeldungsdatum: 28.10.2012 Beiträge: 577

Wieviel Energie gibt der Bolzen ab?

Dann überlegen welche Masse Eis man damit schmelzen kann und das entstehende Wasser wird wahrscheinlich auch noch auf 100°C erhitzt

Das dann in ein Volumen umrechnen

Wärmeübergang braucht man hier nicht,weil ja nicht nach der Zeit gefragt ist

Thomas K. · Gast

Ahaa

c_S: spezifische Wärmekapazität von Stahl da sehr viel Stahlsorten
c_S = 500 J/(kg * K)
c_W: spezifische Wärmekapazität von Wasser
c_W = 4182 J/(kg * K)
m = Volumen* Dichte = Bolzenquerfläche*Höhe*Dichte
m = V*rho = pi*r^2*h*rho

m_S = 2,827 10^-7 m^3* 7850 Kg/m^3
m_S = 0,0022 Kg

der Bolzen würde sich 27,117mm ins Eis einschmelzen.

Thomas K. · Gast

Nacharbeit

Der Bolzen muss sein Energie an das Eis abgeben um die Sublimationswärme freizusetzen.

Sublimationswärme = Schmelzwärme +Verdampfungswärme

Sublimationswärme = Schmelzwärme 333,5 kJ/Kg+Verdampfungswärme 2088 kJ/Kg

Thomas K. · Gast

Das stimmt aber etwas, nicht die Geschwindigkeit fehlt!!

jmd · Anmeldungsdatum: 28.10.2012 Beiträge: 577

Die Wärmeenergie ist doch viel größer als die kinetische Energie
Also kann man die kinetische Energie vernachlässigen

Der Wert der Verdampfungswärme stimmt nicht

Ich würde die Verdampfungswärme weglassen
Aber wenn du sie dazunimmst dann musst du auch auf 100°C erhitzen