Physik-Testfrage

Das soll kein neues Rätsel sein, sondern ein einfache pysikalische Frage zwischendurch . Die habe ich mir selbst ausgedacht und dabei leider die Erfahrung gemacht, daß sie kaum jemand richtig beantwortet. Mal sehen, wie es hier aussieht. Es darf sofort geantwortet werden, die Antwort sollte nur begründet werden.
Man hat drei identische Räume mit identischer Umgebung.
Raum 1 ist leer.
In Raum 2 steht ein in normalem Betrieb befindlicher Kühlschrank
In Raum 3 steht derselbe Kühlschrank, angeschlossen, aber die Kühlschranktür ist geöffnet.
Farge: In welchem Raum ist es am wärmsten, in welchem am kältesten?
Es ist eine physikalische Frage, keine um jemand damit reinzulegen, d.h wir befinden uns z.B nicht auf dem Nordpol, wo die Kühlschränke nichts zu tun hätten und es gibt keine Spitzfindigkeiten im Text, auf die man achten müßte.

UUps - das sollt in den Rätsel Threat, ist leider schief gelaufen...

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Raum2 am wärmsten
Raum1 normal
Raum3 am kältesten.

Denke ich. Eugen

' schrieb:Das soll kein neues Rätsel sein, sondern ein einfache pysikalische Frage zwischendurch . Die habe ich mir selbst ausgedacht und dabei leider die Erfahrung gemacht, daß sie kaum jemand richtig beantwortet. Mal sehen, wie es hier aussieht. Es darf sofort geantwortet werden, die Antwort sollte nur begründet werden.
Man hat drei identische Räume mit identischer Umgebung.
Raum 1 ist leer.
In Raum 2 steht ein in normalem Betrieb befindlicher Kühlschrank
In Raum 3 steht derselbe Kühlschrank, angeschlossen, aber die Kühlschranktür ist geöffnet.
Farge: In welchem Raum ist es am wärmsten, in welchem am kältesten?
Es ist eine physikalische Frage, keine um jemand damit reinzulegen, d.h wir befinden uns z.B nicht auf dem Nordpol, wo die Kühlschränke nichts zu tun hätten und es gibt keine Spitzfindigkeiten im Text, auf die man achten müßte.

UUps - das sollt in den Rätsel Threat, ist leider schief gelaufen...

raum 1 ist der kälteste
raum 2 ist wärmer
raum 3 ist der wärmste

Hm, meine Begründung wäre. Der Kühlschrank wandelt elektrische Energie in Kälte, wird dabei aber ein bisschen warm. Wegen der Isolierung bleibt die Wärme draussen und die Kälte drinnen. Wenn die Isolierung weg ist, dann verursacht er immer noch mehr Kälte als Wärme. Falsch?

Eugen

Ich würde sagen, der dritte raum ist genau so warm wie der erste, weil der Kühlschrank dem Raum genauso viel Energie entzieht (beim Versuch, den Innenraum zu kühlen) wie er "hinten" wieder raus pustet...hm...und der zweite Raum ist dann am wärmsten, auf jeden Fall aber wärmer als die anderen beiden Räume...

Ach...vergesst alles wieder...ich bin sehr unsicher...leider hab ichkeine drei Kühlschränke, mit denen ich das mal Experimentalphysikalisch testen könnte...bin auf deine Begründung gespannt, Lucki!

Gruss
A.

meine erklärung:

der 2. hauptsatz der Thermodynamik, etwas profan ausgedrückt: jeder physikalische Vorgang ist verlustbehaftet, was wiederum "Wärme bei Umgebungstemperatur" = Entropie ist ...

der leere Raum ist und bleibt leer, keine Energie wird zugeführt.
der zweite Raum ist mit einem geschlossenen Kühlschrank bestückt. wenn der nun z.B. in der Stunde 1 kW Strom verbraucht berägt der Zuwachs an Entropie in dem Raum eine kWh.

der dritte raum ist mit dem offenen Kühlschrank bestückt. Da der Kühlschrank ständig arbeitet, weil er sein (offenes) Inneres runterkühlen will, muss er ständig arbeiten, dabei "verbraucht" er mehr Energie als der geschlossene Kühlschrank. Dabei entsteht mehr Entropie => der 3. Raum ist der wärmste ...

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' schrieb:meine erklärung:

der 2. hauptsatz der Thermodynamik, etwas profan ausgedrückt: jeder physikalische Vorgang ist verlustbehaftet, was wiederum "Wärme bei Umgebungstemperatur" = Entropie ist ...

der leere Raum ist und bleibt leer, keine Energie wird zugeführt.
der zweite Raum ist mit einem geschlossenen Kühlschrank bestückt. wenn der nun z.B. in der Stunde 1 kW Strom verbraucht berägt der Zuwachs an Entropie in dem Raum eine kWh.

der dritte raum ist mit dem offenen Kühlschrank bestückt. Da der Kühlschrank ständig arbeitet, weil er sein (offenes) Inneres runterkühlen will, muss er ständig arbeiten, dabei "verbraucht" er mehr Energie als der geschlossene Kühlschrank. Dabei entsteht mehr Entropie => der 3. Raum ist der wärmste ...

So seh ich das eigentlich auch. Sprich: Man kann einen Kühlschrank mit offener Tür nicht als Klimaanlage im Sommer einsetzen!
MfG, Jens

Raum mit Kühlschrank offen am Wärmsten, denn hier wird der Kühlschrank zu wenig Leistung haben, also ständig Strom ziehen und sich furchtbar bei dem kläglichen versuch, den ganzen Raum zu kühlen aufwärmen.

Raum mit Kühlschrank zu auch warm, weil er ja durch die Stromaufnahme wärme nach aussen abgibt aber seinen Regelsollwert erreicht, somit nicht ständig maximalstrom zieht - und nicht kühlt, die Kälte bleibt drinnen.

Raum ohne Kühlschrank am kältesten, weil keinerlei etwas irgendwas an Wärme zuführt.

So sehe ich das - als gipser.

' schrieb:So sehe ich das - als gipser.

Weiß zwar nicht was Du als "gipser" machst, aber auf jeden Fall ist es realitätsnäher als "Geisteswissenschaftler" - denn Du hast recht.

Man braucht zur Begründung gar nicht weit auszuholen, es genügt eigentlich schon der erste Hauptsatz von der Erhaltung der Energie. Vom Verbrauch an elektrischer Energie her gesehen, geht in den Raum 1 nichts und in den Raum 3 mehr als in den Raum 2 hinein. Dies Enegie kann nicht verschwinden. Denkbar wäre natürlich auch eine Umwandliung in chemische Energie (Aufladung eine Akkus), Lageenergie (Anheben von Gewichten, Aufzug von Federn), Kinetische Energie (Beschleunigen eines Schwungrades).
Aber selbst wenn diese oder andere Umwandungen in den Räumen tatsächlich stattfinden: Wenn davon nichts Dauerhaftes zurückbleibt, also das Schwungrad wieder zu Ruhe kommt, der Akku sich wieder entlädt, ja wo ist die in die Räume hineinfließende Energie, die ja nicht verloren gehen kann, dann hin? Antwort: Sie wird vollständig in Wärme verwandelt.
Also ob ich mit 100 Watt einen Kühlschrank betreibe oder damit direkt ein Heizgerät anschließe, macht keinen Unterschied, was die Aufwärmung des Raumes betrifft. (damit meine ich den Dauerzustand über viele Tage, und vorausgesetzt der Wärmetauscher des Kühlschrankes befindet sich nicht in einem anderen Raum).

Man kann es natürlich auch differenzierter betrachten:
Zwischen einem Kühlschrank und einer Heizung mit Wärmepumpe gibt es keinen physikalischen Unterscheid, sondern nur eine praktischen: Beim Kühlschrank ist die Kälteschlange das nützliche Teil, bei der Wärmepumpe ist es der Wärmetauscher.

Die Frage: "Ist es möglich, mit 100W elekrischer Energie 500W an der Kühlschlange an Kälteleistung (Kälte = negative Energie) zu erzeugen?" läßt sich nicht mit dem 1. Hauptsatz beantworten. Klar ist nur, daß wegen das ersten Hauptsatzes dann vom Wämetauscher (zusammen mit dem Kompressor) 600W abgegeben würden. Wenn man aber wissen will, ob und unter welchen Bedingungen das überhaupt möglich ist, dann braucht man dazu den 2. Hauptsatz (Entropiesatz). Für den maximalen Wirkungsgrad einer Wärmepumpe, der ja weit über 100% betragen kann, gibt es eine ganz einfache Formel.

Für die Aufgabe hier braucht man das aber nicht, denn Wärme und Kältenergie werden beide an den gleichen Raum abgegeben, und es interessiert nur die Summenbilanz. Und unabhängig davon, wie groß der "Wirkungsgrad" der Wärme/Kälteerzeugung ist, die Summenbilanz ist immer gleich: Letztlich entsteht überschüssige Wärme, und zwar genau so viel, wie an elektrischer Energie hineingesteckt wird.
So - hoffentlich war das jetzt noch zu lang.

Na dann will ich mich mal hier versuchen:

Gehen wir zuerst wie in der Physik üblich;)von einem idealen System aus. Der Kühlschrank funktioniert also als idealer Wärmetauscher, der Wärmeenergie ohne Verlust von innen nach außen bringt. Er sei vollständig isoliert.

Damit is Raum 2 am Wärmsten, da die Wärmeenergie im Raum zunimmt. 1 und 3 sind gleich warm, da in Raum 3 der Wärmetausch nicht stattfindet, da der Kühlschrank ja offen ist.

Im realen System ist der Kühlschrank verlustbehaftet, bzw. braucht Energie in Form von Strom, die in Wärme umgewandelt wird (wie i2dx richtig bemerkt hat [edit: und nun auch noch Lucki sehr ausführlich beschrieben hat]).
Raum 1 ist also sicher am Kältesten, da keine Energie zugeführt wird.

Raum 2 und 3 werden beide mit der Zeit immer wärmer, da dem System Wärmeenergie zugeführt wird. Raum 3 erhitzt sich schneller, da mehr Leistung gebraucht wird, weil der Kühlschrank am Maximalausschlag arbeitet.

Allerdings wird Anfangs vermutlich Raum 2 zuerst wärmer sein, da dem Raum Wärmeenergie vom Kühlschrank zugeführt wird. Mit der Zeit wird dann Raum 3 wärmer werden als Raum 2. Wie schnell der Wechsel erfolgt hängt vom Kühlschrankvolumen, sowie Wirkungsgrad und Kühlgeschwindigkeit ab