Wassermenge vs. Isolierung (Wärme erhaltung Thermoisolierung)

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Guten Abend alle miteinander,

ich habe da eine Tüfftelfrage. Folgendes Beispiel.

Man hat 2 Behälter aus Edelstahl gleicher größe, z.B. ein Zylinder  dabei sind  Durchmesser und Höhe der Außenmaße gleich.

Jeder Behälter enthält in sich noch einen Zylinder ebenfalls aus Edelstahl. Der Zwischenraum des Inneren und Äußeren Zylinder ist isoliert z.b. mit PUR (polyurethan)

  1. Zylinder fasst 1 Liter Wasser in einem Zyl. D=10,84cm und h= 10,84cm entspricht 1dm³
    Außenmaße sind mit Isolation und der Edelstahlhülle  D=21,68cm und h 21,68cm entspricht 8dm³

  2. Zylinder fast etwa 7,5 Liter Wasser, der Innere Zylinder mit D=21,2cm, h=21,2cm und der äußere wie beim ersten Behälter D=21,68cm und h 21,68cm

Somit hat der 1. Zylinder etwa eine 55mm dicke Isolierung um den „Kern“ und der 2. Zylinder ca. 24mm.

Jetzt zur eigentlichen Frage. Angenommen man fülle beide Behälter mit 90°C heißem Wasser, die Außentemperatur liegt bei 0°C. Welcher der beiden würde die Wärme länger erhalten?
Bzw. wo ist z.B. nach 24 Std mehr Wärmeenergie enthalten. Sprich wenn ich mit der Isolierten Menge Wasser eine Erwärmung z.b. von Luft durchführen möchte. Wo wäre aufs ganze gesehen mehr Wärme enthalten.

Als „Zusatzaufgabe“ wäre es noch interessant zu wissen, wie es aussieht wenn die Isolation druch ein Vakuum ersetzt wird.

Mir geht es jetz nicht um berechnungen die zig Stellen nach dem Komma liegen, sondern mehr für die grobe Richtung.

MIt freudlichen Grüßen
axxe

#2

Hallo,

Man hat 2 Behälter aus Edelstahl gleicher größe, z.B. ein
Zylinder  dabei sind  Durchmesser und Höhe der Außenmaße
gleich.

Jeder Behälter enthält in sich noch einen Zylinder ebenfalls
aus Edelstahl. Der Zwischenraum des Inneren und Äußeren
Zylinder ist isoliert z.b. mit PUR (polyurethan)

  1. Zylinder fasst 1 Liter Wasser in einem Zyl. D=10,84cm und
    h= 10,84cm entspricht 1dm³
    Außenmaße sind mit Isolation und der Edelstahlhülle  D=21,68cm
    und h 21,68cm entspricht 8dm³

  2. Zylinder fast etwa 7,5 Liter Wasser, der Innere Zylinder
    mit D=21,2cm, h=21,2cm und der äußere wie beim ersten Behälter
    D=21,68cm und h 21,68cm

Somit hat der 1. Zylinder etwa eine 55mm dicke Isolierung um
den „Kern“ und der 2. Zylinder ca. 24mm.

Der wendentliche Unterschied ist also:
-> Beim großen Innengefäß ist die Menge und damit die Wärmekapazität viel größer
-> Beim kleinen Gefäß ist die Wärmedämmung besser.

Jetzt zur eigentlichen Frage. Angenommen man fülle beide
Behälter mit 90°C heißem Wasser, die Außentemperatur liegt bei
0°C. Welcher der beiden würde die Wärme länger erhalten?
Bzw. wo ist z.B. nach 24 Std mehr Wärmeenergie enthalten.
Sprich wenn ich mit der Isolierten Menge Wasser eine Erwärmung
z.b. von Luft durchführen möchte. Wo wäre aufs ganze gesehen
mehr Wärme enthalten.

Nach einer ganz einfachen Plausibilitätsbetrachtung würde ich auf den großen Innenzylinder tippen. Der fasst das 7,5-fache an Wasser und hat entsprechend höhere Wärmekapazität.
Die nur ca. doppelte Wärmedämmung kann dieses Verhältnis nicht ausgleichen.

Als „Zusatzaufgabe“ wäre es noch interessant zu wissen, wie es
aussieht wenn die Isolation druch ein Vakuum ersetzt wird.

Dann hat der Zylinder mit der viel größeren Wärmekapazität noch viel größeren Vorteil.
Dann dann erfolgt die Wärmeabgabe nur durch Strahlung.
Gruß Uwi

#3

Hi.

Der wendentliche Unterschied ist also:
-> Beim großen Innengefäß ist die Menge und damit die
Wärmekapazität viel größer

Sry, die Wkapazietät ist Stoffabhängig, hier ist nur die Menge unterschiedlich:smile:
Sonst stimmt was du sagst.

Am besten wäre dann ein Kugel als Behälter.

Gruß Uwi

Balázs

#4

Es scheint, „axxe“ hat sich verrechnet

Zitat „1. Zylinder fasst 1 Liter Wasser in einem Zyl. D=10,84cm und h= 10,84cm entspricht 1dm³
Außenmaße sind mit Isolation und der Edelstahlhülle D=21,68cm und h 21,68cm entspricht 8dm³

  1. Zylinder fast etwa 7,5 Liter Wasser, der Innere Zylinder mit D=21,2cm, h=21,2cm und der äußere wie beim ersten Behälter D=21,68cm und h 21,68cm

Somit hat der 1. Zylinder etwa eine 55mm dicke Isolierung um den „Kern“ und der 2. Zylinder ca. 24mm.“

Die „24mm“ möchte ich bezweifeln. Mit „2,4 mm“ könnte der Fall anders aussehen.

#5

Hallo,

Sry, die Wkapazietät ist Stoffabhängig, hier ist nur die Menge
unterschiedlich:smile:

Ja eben, und damit auch die Wärmekapazität.

Ich denke, die verwechselst die Wärmekapazität mit der spezifischen Wärme.
Letztere ist stoffabhängig.
Gruß Uwi

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#6

Hallo,

Es scheint, „axxe“ hat sich verrechnet

ja, das ist wohl so.
Ich habe mir über die angegeben Maße gar keine Gedanken gemacht,
aber du hast recht, die Werte sind unplausibel.

Zitat „1. Zylinder fasst 1 Liter Wasser in einem Zyl.
D=10,84cm und h= 10,84cm entspricht 1dm³
Außenmaße sind mit Isolation und der Edelstahlhülle D=21,68cm
und h 21,68cm entspricht 8dm³
2. Zylinder fast etwa 7,5 Liter Wasser, der Innere Zylinder
mit D=21,2cm, h=21,2cm und der äußere wie beim ersten Behälter
D=21,68cm und h 21,68cm
Somit hat der 1. Zylinder etwa eine 55mm dicke Isolierung um
den „Kern“ und der 2. Zylinder ca. 24mm.“

Die „24mm“ möchte ich bezweifeln. Mit „2,4 mm“ könnte der Fall
anders aussehen.

Bei einem Verhältnis von ca. 1:20 bei der Dicke der Wärmedämmung ist die Sache tatsächlich nicht so klar.
Gruß Uwi

#7

Hi.

Ich denke, die verwechselst die Wärmekapazität mit der
spezifischen Wärme.
Letztere ist stoffabhängig.

Und tatsächlich, also von mir auch * :smile:

Nun hat der Begriff Kapazität mich in die Irre geführt.

Gruß Uwi

Balázs

#8

Erst einmal vielen Dank für die schnellen Antworten :smile:

Bei der Dicke der Isolation hat sich in der Tat ein Komma Fehler eingeschlichen. Ursprünglich in cm eingetragen und anschließend auf mm geändert. Darauf hin hat es mich überrascht, dass sich die Zahlen und Rechnungen genauer angeschaut wurden :wink:

Leider hab ich den Button mit der Bearbeiten Funktion nicht gefunden.

Somit hat Dank Peter_57, der diesen Fehler entlarvt hat, der 2. Zylinder eine „Dicke“ von grade mal 2,4mm

#9

Hallo Experten,

ich hab’s leider heute erst gefunden, vielleicht hilft es trotzdem:

http://de.wikipedia.org/wiki/Berlin-Adlershof#mediav…

Grüße, jo_enn

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