Hallo Ihrs,
eine Frage beschäftigt mich…
(Google sagt mir nicht viel zu dem Thema, oder ich habe Google mit falschen Anfragen gefüttert.)
Frage:
Wieviel Leistung (Watt) wird theoretisch benötigt, um zum Beispiel 10 Liter Wasser von einem Behäter in einen Anderen umzufüllen?
Nehmen wir mal an:
+Wasser- und Zimmertemperatur 20° C;
+Beide quadratischen Behäter stehen direkt nebeneinander auf der Erde.
Danke für’s lesen. 
Grüß,
MOD: Titel wg. Archiv korrigiert
Hallo!
Frage:
Wieviel Leistung (Watt) wird theoretisch benötigt, um zum
Beispiel 10 Liter Wasser von einem Behäter in einen Anderen
umzufüllen?
Leistung ist Arbeit pro Zeit. Solange wir aber nicht wissen, wie viel Zeit dafür aufgewendet wird, können wir uns höchstens über die dafür erforderliche Energie unterhalten.
Nehmen wir mal an:
+Wasser- und Zimmertemperatur 20° C;
+Beide quadratischen Behäter stehen direkt nebeneinander auf
der Erde.
Da fehlen noch ein Haufen Angaben. Widersprich mir, wenn ich mit meinen Annahmen falsch liege:
Die Behälter haben beide eine Grundfläche von 100 cm². Im einen Behälter steht eine 1m hohe Wassersäule, der andere ist leer. Es soll keinerlei Reibung auftreten. In der Wassersäule steckt eine Energie von W1 = m g h = 10 kg * 9,81 m/s² * 0,5 m = 49,05 J. (Die Höhe h ist die Höhe des Schwerpunkts).
Wenn man beide Behälter durch einen Schlauch verbindet, fließt das Wasser von selbst (!) in den anderen Behälter. Man muss also keine Energie aufbringen, im Gegenteil: Diese Vorrichtung leistet sogar Arbeit. In dem Moment, in sich beide Niveaus angeglichen haben, wurde die Hälfte dieser Energie umgesetzt: 24,525 J. Theoretisch würde diese Energie ausreichen, um das gesamte in Behälter 1 verbliebene Wasser in Behälter 2 zu pumpen. (Allerdings sind die Reibungsverluste bei diesem Versuch so groß, dass das nie klappen wird)
Langer Rede kurzer Sinn: Wenn Du 10 Liter Wasser aus einem Behälter in einen (gleich großen!) anderen Behälter auf gleicher Höhe umfüllen willst, brauchst Du dafür physikalisch überhaupt keine Energie (zumindest in der Theorie…)
Michael
Hallo!
Frage:
Wieviel Leistung (Watt) wird theoretisch benötigt, um zum
Beispiel 10 Liter Wasser von einem Behäter in einen Anderen
umzufüllen?
(:Langer Rede kurzer Sinn: Wenn Du 10 Liter Wasser aus einem
Behälter in einen (gleich großen!) anderen Behälter auf
gleicher Höhe umfüllen willst, brauchst Du dafür physikalisch
überhaupt keine Energie.
Hallo, Michael,
IMHO ist Deine Überlegung falsch.
Verbindest Du beide Behälter im tiefsten Punkt, sind beide Füllstände nach dem Gesetz der kom. Röhren nach einiger Zeit gleich.
Dann ist erst einmal Ende der Fahnenstange.
Nun mußt Du noch die restlichen 5Liter (z.B. im linken Behälter)
mit Schwerpunktsabstand 25 cm in den rechten Behälter mit Schwerpunktsabstand 75 cm bringen. Dazu ist Arbeit nötig, denn von selbst geht das nicht. Du mußt 5 kp 50 cm heben. Ohne Reibung und sonstige Verluste müssen also 2,5 kpm Energie aufgebracht werden.
Die Wattzahl kann nicht errechnet werden. Dzu fehlt eine Zeitangabe.
Gruß:
Manni
Hallo,
überleg Dir mal, wie groß die Energie im Ursprungszustand ist und wie groß sie ist, wenn die gesamte Flüssigkeit im zweiten Behälter ist. Na? Klar: die gleiche, was sonst. Wohin sollte also die von Dir behauptete zusätzliche Energie verschwunden sein? Ganz einfach: es ist keine zusätzliche Energie notwendig!
Gruß
loderunner
Hallo, loderunner,
Linker Behälter: Füllstand 1 m. Rechter Behälter: Füllstand 0 m
wenn Du kommunizierende Röhren hergestellt hast:
Linker Behälter: Füllstand 0,5 m Rechter Behälter: Füllstand 0,5m
Energiedifferenz = 0 kpm.
So verbleiben beide Behälter ohne weiteres Zutun theoretisch bis in alle Ewigkeit.
Wenn Du mir jetzt nachweist, wie ohne Energiezufuhr der Füllstand bei kommunizierenden Röhren im rechten Behälter von selbst auf 1m ansteigen kann, dann schicke mir ein Foto und ich glaube Dir.
Gruß:
Manni
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
rechne Dir doch bitte mal die Energie aus!
Gruß
loderunner
Hallo,
rechne Dir doch bitte mal die Energie aus!
Gruß
loderunner
Hallo,
wozu?
Gib doch bitte an, wie der Flüssigkeitsstand von je 0,5m (bei kommunizierenden Röhren)im rechten Behälter ohne Energiezufuhr (also von selbst) von o,5m auf 1m ansteigen kann.
Gruß:
Manni
Hallo,
wozu?
Damit Du merkst, dass gemäß Energieerhaltungssatz keine Energie hineingesteckt worden sein kann.
Gib doch bitte an, wie der Flüssigkeitsstand von je 0,5m (bei
kommunizierenden Röhren)im rechten Behälter ohne Energiezufuhr
(also von selbst) von o,5m auf 1m ansteigen kann.
Das funktioniert mit einer idealen, reibungsverlustfreien Flüssigkeit. Und um die ging es hier. Wenn die Flüssigkeit mal in Schwung gekommen ist, fließt sie komplett in den zweiten Behälter, dann wieder zurück in den ersten und so weiter. Wie ein Pendel. Und mangels Verlust hört das auch nicht auf.
Gruß
loderunner
Hallo,
Das funktioniert mit einer idealen,
reibungsverlustfreien Flüssigkeit. Und um die ging es hier.
im Ursprungsposting fand ich darauf zwar keinen Hinweis, aber wenn man die Flüssigkeit als reibungsfrei idealisiert (keine innere Reibung + keine Reibung an Wänden), dann würde ich das Umfüllen nach dem Motto „Kommunizierende Röhre – aber richtig!“ so bewerkstelligen:
http://img246.imageshack.us/img246/7602/easyumfuelle…
Wie man hier direkt sieht, benötigt das Umfüllen bei angenommener Reibungsverlustlosigkeit keine Energie.
Lässt man diese Vereinfachung fallen, lautet die Antwort auf die Frage nach der benötigten Energie 1/4 m g h mit m = Masse der Flüssigkeit, h = Flüssigkeits-Füllstand zu Beginn. Verbindet man die Behälter durch eine Querröhre am Boden, wird – unter Energieverlust aufgrund Reibung – soviel Flüssigkeit vom vollen zum leeren fließen, bis der Pegel auf die Hälfte abgesunken bzw. angewachsen ist. Soweit gehts von selbst. Um aber die sich noch im ersten Behälter befindende halbe Flüssigkeitsmenge auch noch in den zweiten zu bekommen, muss man sie um h/2 anheben, was mindestens (d. h. Reibungsverluste kommen ggf. noch hinzu) die Energie m/2 · h/2 · g kostet.
Wenn die Flüssigkeit mal in Schwung gekommen ist,
fließt sie komplett in den zweiten Behälter, dann wieder
zurück in den ersten und so weiter. Wie ein Pendel. Und
mangels Verlust hört das auch nicht auf.
Es sei denn, man schließt einfach blitzschnell den Boden oder das Verbindungsrohr des Zielbehälters genau in dem Moment, in dem sich die Flüssigkeit vollständig in ihm befindet.
Gruß
Martin
Hallo,
Das funktioniert mit einer idealen,
reibungsverlustfreien Flüssigkeit. Und um die ging es hier.im Ursprungsposting fand ich darauf zwar keinen Hinweis
Richtig! Das stand nicht im UP.
Wie man hier direkt sieht, benötigt das Umfüllen bei
angenommener Reibungsverlustlosigkeit keine Energie.
…na und luftleer muß der Raum doch auch noch sein. Das sind aber viele abweichende Annahmen von der eigentlichen Aufgabenstellung im UP.
Im luftleeren Raum würde das Wasser bei seiner Temperatur doch kochen?
Gruß:
Manni
…na und luftleer muß der Raum doch auch noch sein. Das sind
aber viele abweichende Annahmen von der eigentlichen
Aufgabenstellung im UP.
Ich will kein Wort mehr hören 
von dieser gräßlichen Aufgabenstellung, in der sinnfrei nach der Leistung gefragt wird, aber für das, was man (für den Fall einer realen, nicht reibungsfreien Flüssigkeit) ausrechnen könnte, nämlich die mindestens erforderliche Arbeit, eine wichtige Angabe fehlt (die Füllstandshöhe).
Im luftleeren Raum würde das Wasser bei seiner Temperatur doch
kochen?
Ja, und zwar, ohne dass ein Ei darin je gar werden würde.
Gruß
Martin
Hallo,
Das funktioniert mit einer idealen,
reibungsverlustfreien Flüssigkeit. Und um die ging es hier.im Ursprungsposting fand ich darauf zwar keinen Hinweis
Richtig! Das stand nicht im UP.
Nee, das hast Du selber geliefert:
„Ohne Reibung und sonstige Verluste…“
Im luftleeren Raum würde das Wasser bei seiner Temperatur doch
kochen?
Ist doch eine ideale Flüssigkeit. Wasser würde natürlich kochen. Und da gäbe es auch Reibung.
Gruß
loderunner
