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Aufgabenstellung:

  1. Ein Mischungskalorimeter wird mit Wasser von gefüllt (1). Beim Zugießen von Wasser von stellt sich eine Mischungstemperatur von ein (2).
    Wie groß ist die Gefäßkonstante (,,Wasserwert") des Kalorimeters? .

  2. Wie lange dauert es, um 8 Liter Wasser mit einem Tauchsieder von auf zu erwärmen? Die Heizleistung beträgt , der Wirkungsgrad .

  3. Der Grundumsatz des Menschen beträgt grob pro Tag .
    a) Wie groß ist die Wärmeleistung (Wärmestrom) eines Menschen?
    b) Um wie viel stiege die Körpertemperatur eines schweren Menschen pro Tag an, wenn man die Wärmeabfuhr an die Umgebung vollständig unterbinden würde?

  4. Ein medizinischer Nd:YAG-Laser soll innerhalb von in Tiefe eine Koagulationszone erzeugen. Das Gewebes erwärmt auf .
    a) Berechnen Sie die Leistungsdichte des Laserstrahls für ebene Geometrie und ohne Wärmeverluste. Wärmekapazität des Gewebes: , Dichte: .
    b) Wie groß ist die Laserleistung bei einer bestrahlten Fläche von ?

Lösungsweg:

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1. Gefäßkonstante

Wärmebilanz:

somit ergibt sich

ist strenggenommen die thermodynamische Temperatur

Temperaturdifferenzen haben aber auch bei Rechnung mit CELSIUS-Temperaturen denselben Zahlenwert.

2. t

und

3. a) Wärmeleistung

b)

4. a)

b) Laserleistung P

Lösung: