Physik im Schwimmbad - Treminer.de

2006/2007 Physik 9. Jahrgangsstufe Arbeitsblatt
Physik im Schwimmbad
1. Ein Schwimmbecken im Hallenbad ist 34,0 m lang, 25,0 m breit und 2,50 m tief. Das Becken
ist bis zum Rand mit 24,0 ◦ C warmen Badewasser gefüllt. Die Halle über dem Becken
hat eine Breite von 40,0 m und eine Länge von 50,0 m. Die Halle ist 5,20 m hoch. Die
Lufttemperatur in der Halle wird von der Heizung von 21,5 ◦ C erwärmt. Die Luft hat eine
Dichte von 1,29 g . Die spezifische Wärmekapazität von Luft ist 1,01 J
dm 3 g ◦ C
a) Berechne, welche Energie notwendig ist um das Schwimmwasser von 18,6 ◦ C auf die
Badewassertemperatur zu erwärmen und wie lange die Heizung für das Aufheizen in
Betrieb gehalten werden muss, wenn sie eine Leistung von 12,1 MW besitzt.
b) Das Wasser des Schwimmbeckens steht mit der Luft der Schwimmhalle in Kontakt
und aus diesem Grund findet ein Wärmeaustausch statt. Berechne mit den oben
genannten Daten, welche Mischtemperatur zwischen Luft und Wasser sich einstellt.
c) Das Schwimmbad verfügt zusätzlich über ein Dampfbad. Dazu wird von einem elektrischen
Ofen 5,50 l Wasser von 20,2 ◦ C verdampft. Berechne, welche Energiemenge
für das Verdampfen notwendig ist. Der Ofen hat eine Leistung von 10000 W und benötigt
0,51 h, um das Wasser vollständig zu verdampfen. Berechne den Wirkungsgrad
des Elektroofens.
d) In dem Bistro des Schwimmbads wird gerne Eiskaffee getrunken. In einem 0,4 l fassenden
Trinkbecher sind 60% Kaffee von 75 ◦ C enthalten. Es werden dann zusätzlich
150 g Vanilleeis dazugegeben. Berechne, welche Mischtemperatur sich einstellen würde,
wenn man das Eis vollständig schmelzen lassen würde.
e) Fritzi taucht im Sprungbecken 2,80 m tief. Der Luftdruck in der Schwimmhalle beträgt
960 mbar. Das Luftvolumen im Mittelohr beträgt 4,50 cm 3 . Die Temperaturverhältnisse
sind wie oben beschrieben. Berechne das Luftvolumen im Mittelohr an
der tiefsten Stelle des Tauchvorgangs.
2. Zu Werbezwecken wird über den Schwimmhalle ein Ballon installiert, der mit Helium
gefüllt wird. Das Helium hat bei 25 ◦ C und einem Luftdruck von 960 mbar eine Dichte von
0,178 g . Der Ballon hat ein Volumen von 5,4 m 3 . Wegen eines Wetterumschwungs steigt
dm 3
der Luftdruck auf 995 mbar und die Temperatur im inneren des Ballons erhöht sich auf
39 ◦ C.
a) Berechne die Dichte des Heliums nach dem Wetterumschwung.
b) Erkläre, welche Wetteränderung eintreten muss, damit der Ballon entweder in größerer
Höhe oder in niedrigerer Höhe als zum Zeitpunkt der Installation schwebt.
c) Begründe durch Rechnung, ob ein Ballon der mit Wasserstoff Dichte bei Normbedingungen
(0 ◦ C und 1013 mbar) von 0,0899 gdm 3 höher und niedriger nach dem
Wetterumschwung steht als der Heliumballon.
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2006/2007 Physik 9. Jahrgangsstufe Arbeitsblatt
physikalische Konstanten
Spezifische Verdampfungsenergie Wasser r = 2,256 kJ , spezifische Schmelzenergie Wasser s =
g
334 J g
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