Wasser einfrieren - Energie

Ja. sicher, das ist Standard Thermodynamik. stichworte : Spezifische 
Waermekapazitaet & Schmelzenthalpie.

Mach mal.

Eis hat eine andere Wärmekapazität als Wasser...

Mit der Formel müßte das gehen:
Ww=m*c*Delta Theta

Ww Wärmemenge
m Masse der Flüssikeit
c spezifische Wärmekapazität der Flüssigkeit
Delta Theta Temperaturdifferenz

MfG Paul

Daniel C. schrieb:

> mich würde interessieren, wie viel elektrische Energie man in der Praxis
> ungefähr aufbringen muss, um einen Liter Wasser im Eisschrank von +10°C
> auf -20°C abzukühlen.
>
> Hat jemand einen Ansatz, wie man das über den Daumen gepeilt berechnen
> kann?

Im Kopf gerechnet: 110 kcal.
Gruss
Harald

Daniel C. schrieb:
> Spezifische Wärmekapazität:
>
>

>
> Wasser (20 °C)   4,182 J·g−1·K−1
>
>
>
> Schmelzwärme:
> Wasser   333,5 kJ/kg
>
>
> Müsste man jetzt per Integral den Bereich von -20°C bis +10°C (rund 253K
> bis 283K) berechnen?

was musst du da integrieren?
Ist doch in der Formel alles da!

Du kühlst das Wasser von +10°C auf 0°C ab, macht 10K 
Temperaturdifferenz.
Dann friert das 0°C kalte Wasser zu 0°C kaltem Eis. Da kommt die 
Schmelzwärme ins Spiel
Und dann kühlst du das Eis von 0°C auf -20°C ab. Macht 20K 
Temperaturdifferenz, diesmal aber mit der Wärmekapazität von Eis und 
nicht von Wasser. Der Rechengang ist aber derselbe.

> wollte eigentlich kein privates Physikstudium beginnen ;O)

Du wirst doch wohl die Werte in 3 Formeln einsetzen können und dann die 
Teilergebnisse addieren um auszurechnen, wieviele Joule du dazu in Summe 
brauchst.

Georg A. schrieb:
> Eis hat eine andere Wärmekapazität als Wasser...

Und das Intergral braucht man da auch nicht.

Daniel C. schrieb:
> Gibt es keine fertige Formel oder ein Computerprogramm dazu?
>
> Mich interessiert nur mal die Größenordnung in Bezug auf die
> Stromkosten, wollte eigentlich kein privates Physikstudium beginnen ;O)

Das machen die Mädels und Jungs in der 8. Klasse Gym. - insofern ist das 
private Physikstudium da meilenweit entfernt.

Daniel C. schrieb:
> Hallo,
>
> mich würde interessieren, wie viel elektrische Energie man in der Praxis
> ungefähr aufbringen muss, um einen Liter Wasser im Eisschrank von +10°C
> auf -20°C abzukühlen.
>
> Hat jemand einen Ansatz, wie man das über den Daumen gepeilt berechnen
> kann?

Vielleicht hilft es schon mal, den Begriff "Masse" einzuführen.

U. B. schrieb:
> Die Wärmenergie, die beim Abkühlen bzw. Gefrieren des Wassers/Eises
> entzogen wird, wird vom Gefrierschrank auf eine höhere Temperatur
> "gepumpt".
>
> Man muss also die Effektivität dieser Wärmepumpe
> berücksichtigen.
> Diese Effektivität ist nicht konstant, sondern hängt stark von der
> Temperaturdifferenz Verdampfer-Verflüssiger ab.

Das ist natürlich richtig, für die Stromkosten zählt erstmal nicht, wie 
viel Energie du zum Einfrieren dem Wasser entziehen musst, sonder wie 
viel Energie das Kühlgerät braucht, um dem Wasser die Energiemenge zu 
entziehen. Angegeben wird das durch die Leistungszahl.

Die Frage ist nicht so einfach wie es auf den ersten Blick scheint.

Um 1kg Wasser von +10°C auf -20°C zu abzukühlen braucht man eine Energie 
von ca. -94 kcal, den Löwenanteil macht der Phasenübergang von Wasser zu 
Eis aus.
Das Minus bedeutet, dass man eigentlich 94 kcal erhält.

Trotzdem braucht der Gefrierschrank Strom. Wie kann das sein?

Wie U.B. schon anmerkte muss die dem Wasser entzogene Wärme auf ein 
höheres Energieniveau gepumpt werden und das kostet Energie.
Wieviel Energie dafür nötig ist lässt sich über die Leistungszahl 
errechnen. Kennt jemand da Werte für einen durchschnittlichen 
Gefrierschrank?

Daniel C. schrieb:
> mich würde interessieren, wie viel elektrische Energie man in der Praxis
> ungefähr aufbringen muss, um einen Liter Wasser im Eisschrank von +10°C
> auf -20°C abzukühlen.

Ein Eisschrank wird auch Kühlschrank genannt und ist i.d.R. nicht in der 
Lage unter den Gefrierpunkt zu kühlen. Der Name kommt daher, dass früher 
Eis zur Kühlung des Schrankes eingesetzt wurde.

Alexander Schmidt schrieb:

> Ein Eisschrank wird auch Kühlschrank genannt und ist i.d.R. nicht in der
> Lage unter den Gefrierpunkt zu kühlen. Der Name kommt daher, dass früher
> Eis zur Kühlung des Schrankes eingesetzt wurde.

Wir haben so einen Nur-Kühlschrank in der betrieblichen Kaffeeküche. 
Natürlich ohne Gefrier- oder Eisfach, man muss ja sparen.

Als dann mal jemand was stark zu kühlendes aufbewahren wollte, stellte 
man den Regler auf Max. Folge: ALLES war eingefroren, Kaffeemilch, 
Buttermilch, Mineralwasser...

btw: wer rechnet denn heute eigentlich noch mit kcal?

J. Ad. schrieb:

> btw: wer rechnet denn heute eigentlich noch mit kcal?

Naja, 1 Grad pro Liter ergibt 1kcal lässt sich im Kopf natürlich
wesentlich besser rechnen. :-)
Gruss
Harald
PS: Gegenfrage: Wer rechnet heutzutage noch mit PS? Ich würde
sagen, die Mehrheit. :-)

Harald Wilhelms schrieb:
> J. Ad. schrieb:
>
>> btw: wer rechnet denn heute eigentlich noch mit kcal?
>
> Naja, 1 Grad pro Liter ergibt 1kcal lässt sich im Kopf natürlich
> wesentlich besser rechnen. :-)
> Gruss
> Harald
> PS: Gegenfrage: Wer rechnet heutzutage noch mit PS? Ich würde
> sagen, die Mehrheit. :-)

Nun ja, ich würde zwar mit 1 Kelvin pro kg rechnen. Und mit PS rechne 
ich auch nicht mehr. Mein Toaster hat 1000 W und nicht eine irgendwie 
andere Zahl als PS als Leistung. (Müsste doch etwas mehr als 1 PS sein, 
oder?)

Dass ich bei den Gedanken an meinen ersten Golf die 50 PS nicht umrechne 
ist auch klar.

J. Ad. schrieb:
> Als dann mal jemand was stark zu kühlendes aufbewahren wollte, stellte
> man den Regler auf Max. Folge: ALLES war eingefroren, Kaffeemilch,
> Buttermilch, Mineralwasser...

Ist mir auch passiert, beim Renovieren einer Wohnung (ein paar Tage 
nicht vor Ort) war das Mineralwasser im Kühlschrank zu Eis geworden 
(versehentlich den Regler auf Vollanschlag gestellt) und die Flaschen 
waren natürlich geplatzt.

Die Kühlschränke gehen deutlich ins Minus, wenn man sie lässt. ;-)

Evtl. sieht das mit den elektronisch geregelten anders aus ...