Physik? Hab ich noch nie verstanden! Der Thread für Physik-Fragen an die Profis

[WeissNix]

Quantenphysik-Sensation: Jetzt können Quantensprünge beobachtet werden!
https://www.youtube.com/watch?v=IjmtIX-ioR4

[Fonte Randa]

Wenn das Max noch erlebt hätte...

[WeissNix]

Bin ja sehr gespannt, welche ungeahnten Möglichkeiten das eröffnet.

[Wild Haggis]

Das Video wurde mir von Youtube vorgeschlagen. Im Interview (2006) einer der diesjährigen Physiknobelpreisträger.



Ganz angenehm zum Anschauen.

[BoggyB]

Um wie viel Grad kann ich die Luft in meinem Zimmer mit der Energie eines Müsliriegels (30 Gramm) erwärmen? Und um wie viel die Zimmerwand?

Diese Frage habe ich mir heute gestellt. Naja, nicht ganz, der Müsliriegel kam erst später als Referenz-Energiemenge in die Gleichung Zum Thema Lüften hab ich irgendwann mal gehört (= vermutlich hat justanick das im Klimafaden geschrieben ), dass die die Luft im Raum sich sehr schnell erwärmt und die Wärme in den Wänden viel entscheidender für den Energieverbrauch ist. D.h. wenn ich 10 Minuten stoßlüfte und (hypothetisch) die gesamte Luft in meinem Raum durch Außenluft ersetze, muss ich zwar die gesamte Luft im Raum erwärmen, aber das ist energetisch nicht so tragisch, weil der größte Teil der Wärme eh in den Wänden steckt. Klingt logisch. Jetzt habe ich das mal aus Interesse nachgerechnet. Ich lade alle Lesenden dazu ein, zunächst Antworten für die obigen Fragen zu schätzen Ich gehe von einem Raum mit 4,7m x 3,6m Grundfläche und 2,55m Höhe aus.

Achtung Spoiler:

Das Luftvolument im Raum beträgt 4,7m x 3,6m x 2,3m = 43,146m^3. Die Dichte von Luft beträgt 1,2 Kilogramm pro Kubikmeter, also sind etwa 50 kg Luft im Raum. Die spezifische Wärmekapazität von Luft beträgt 1,01 kJ/(kg*K), d.h. ich brauche 1,01 Kilojoule Energie, um 1 Kilogramm Luft um 1 Kelvin zu erwärmen (äquivalent: um 1 Grad Celsius zu erwärmen). Also brauche im 50 kJ, um die gesamte Raumluft um 1 Kelvin zu erwärmen. Einer der Obstriegel von Knusperone, die diesen Post sponsoren, hat etwa 400 KJ. Somit lautet die Antwort auf die erste Frage:

Ein Müsliriegel erwärmt die Luft in meinem Zimmer um 8 Grad.

Ganz schön viel, wenn ihr mich fragt.

Jetzt zu den Wänden. Prinzipiell dieselbe Rechnung, aber hier hat man natürlich mehr Spielraum, was Materialien und Maße angeht. Angeblich sind 24 bis 49 Zentimeter Dicke üblich. Ich gehe mal von 32cm Dicke aus, das scheint für meine Wand etwa zu passen. Material? Spielt gar keine so große Rolle (zumindest, wenn es um den Vergleich zur Raumluft geht), weil Wärmekapazität und Dichte gar nicht so weit auseinander liegen. Wenn ich die Baustoffe von hier vergleiche:

Baustoff;Spezifische Wärmekapazität (in kJ/(kg*K));Dichte (in kg/m^3);Wärmekapazität mal Dichte (in kJ/(m^3 * K))

Ziegel;0,836;1400;1170

Kalksandstein;0,741;1200 bis 2200, für eine Wand sind 1800 ok;1333

Leichtbeton;1,050;800 bis 2000, sagen wir 1500;1575

Porenbeton;1;200 bis 1000, für ne Wand nehmen wir mal lieber 1000;1000

Ich nehme als Mittelwert 1300 kJ/(m^3 * K). Bei einer Wanddicke von 0,32m also 416 kJ, um einen Quadratmeter Wand um 1 Kelvin zu erwärmen. Wenn ich davon ausgehe, dass mein Raum nur von Außenwänden umgeben ist und keine Fenster und Türen besitzt (), haben wir eine Wandfläche von 2 * (4,7m + 3,6m) * 2,55m = 42,33m^2. Es sind also etwa 17600 kJ nötig, um die Wände um 1 Kelvin zu erwärmen. Damit ist die Antwort auf meine zweite Frage:

Ein Müsliriegel erwärmt die Wände meines Zimmers um 0,02 Grad.

Im Vergleich zur Raumluft ist das ein Faktor von 400. Der Hauptgrund: Die spezifische Wärmekapazität von Luft weicht von der einer Wand zwar gar nicht so sehr ab, aber die Luft wiegt natürlich viel viel weniger und kann deshalb pro Kubikmeter viel weniger Wärme speichern.

TLDR: Beim Stoßlüften nicht so viele Sorgen um den Energieverlust machen.

Vielleicht findet das ja jemand interessant

[justanick]

Danke fürs nachrechnen.

Nächste Frage: Wann wird Lüften auf Kipp endlich verboten und mit Peitschenhieben bestraft?

[tobyps]

Nie, es wird ja nicht mal lüften verboten...

Selbst heutige Neubauten muss man noch manuell durch Fenster öffnen mit Frischluft versorgen

[Tohuwabohu]

[Knuddelbearli]

Nie, es wird ja nicht mal lüften verboten...

Selbst heutige Neubauten muss man noch manuell durch Fenster öffnen mit Frischluft versorgen

Kann ich sogar nicht mal sinnvoll, da öffenbare Fester, sondern nur 2 Balkontüre und beide an derselben Seite.

[asdfyxcv]

Da Chemie ja irgendwie auch ein Teilgebiet der Physk ist nutze ich einfach mal diesen Faden hier:
Ich versuche im moment ein paar Grundlagen der Chemie zu erlangen und lese daher das Buch "Organische Chemie für Dummies". Da gibt es auch Übungsaufgaben.

Eine davon verstehe ich zwar, aber die Lösung nicht. Aufgabe:
"Sortieren Sie die Konformationsisomere aller Stereoisomere von 1,4-Dibromcyclohexan (in der Sessel Konformation) nach steigendem relativem Energiegehalt."

Lösung laut Autor:
"E(cis(beide Substituenten äquatorial)) < E(trans-) < E(cis(beide Substituenten axial))"

Wenn ich mir die Haworth Projektion von Cyclohexan anschaue verstehe ich aber, dass bei 1,4-Dibromcyclohexan bei der cis Anordnung ein Substituent äquatorial ist und der andere axial und nie beide gleich sind. Für 1,3-Dibromcyclohexan wäre aus meiner Sicht die Lösung des Autors dagegen richtig, nicht aber für 1,4-Dibromcyclohexan.

Habe ich einen Denkfehler oder liegt der Autor falsch?

Leider hilft mir google nicht weiter, weil ich nicht weiß, wonach ich suchen soll und mehr Übungsaufgaben gibt es zu dem Thema nicht

[Käsbert]

Ich hab auch keine wirkliche Ahnung, würd aber sagen, dass das, was du sagst vernüftig klingt.
Die Seite hier https://www.stereoelectronics.org/webSC/SC109.html zeigt das ja nett mit Methylgruppen für die 1,3 und 1,4 Cyclohexanisomere (und betrachtet dann nur das energetisch günstigere mit beiden auf Achse).

[asdfyxcv]

Aus deinem Link:
"in the 1,4-cis isomer one of the methyl groups must be axial"

Das ist ja eindeutig.

Da der Wirkmechanismus, der für die Instabilität verantwortlich ist, bei den Methylgruppen und beim Brom nach meinem Verständnis ja gleich ist (Elektronenhüllen der Substituenten werden voneinander / vom Molekül abgestoßen), kann es eigentlich nicht sein, dass sich das für andere Substituenten unterscheidet. Damit ist es eindeutig ein Fehler in der Aufgabe im Buch.

Vielen Dank!



PS
Wenn man sich als Laie allein etwas beibringt (also ohne Student zu sein und damit Austausch zu haben), und das einzige Buch, was man verwendet, Fehler enthält, ist es echt schwer diese sicher zu identifizieren.

PPS
Warum muss die Organik eigentlich so verdammt umfangreich sein, und wozu brauch jeder Mist seinen eigenen Fachbegriff?!?

[Admiral G]

Weil: Muss so!

[asdfyxcv]

Wieder Chemie, nächstes Problem ist die Cahn-Ingold-Prelog-Konvention, diesmal ein Arbeitsblatt der Universität des Saarlandes, es geht um Chiralitätszentren:

Der Prof. (oder sein Assi) räumt dem rechten Strang mit der Doppelbindung die höhere Priorität ein gegenüber dem nach links (dass das Chlor Priorität hat ist klar, es geht mir um die 2. Priorität):



Daraus folgt er, dass es sich um eine R-Konfiguration handelt.

Wenn ich die Sache betrachte komme ich zu einem anderen Schluss:
1. Sphäre: Beide ein C-Atom, also beide gleich, auf zur nächsten Sphäre
2. Sphäre: Doppelbindung zählt wie 2 einzelne (Duplikatatom), damit haben beide Stränge 2 C und 1 H Atom auf der 2. Sphäre. Also beide gleich, auf zur nächsten Sphäre
3. Sphäre: Der rechte Strang hat nur 2 H Atome, der linke 6 H-Atome. Also der linke Strang muss Priorität bekommen, damit S Konfiguration

Denkfehler oder Fehler im Arbeitsblatt?

[Killa2Kill]

PPS
Warum muss die Organik eigentlich so verdammt umfangreich sein, und wozu brauch jeder Mist seinen eigenen Fachbegriff?!?

Ich bin kein Chemiker aber der Kohlenstoff ist halt schon so ein spezieller Genosse....
Und will immer komische Sachen machen

2. Sphäre: Doppelbindung zählt wie 2 einzelne (Duplikatatom)

Warum ist das so? Ist das eine feste Regel da?