Temperaturverhalten von Werkstoffen - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Durch Temperaturänderung verändern sich auch die physikalischen Eigenschaften eines Werkstoffes. Welche der nachfolgenden Aussagen ist richtig?

a) Bei fast allen Werkstoffen kommt es durch Temperaturerhöhung zu einer Volumenausdehnung (bezogen nur auf den festen Zustand)

b) Bei fast allen Werkstoffen kommt es durch Temperaturerhöhung zu einer Volumenausdehnung (bezogen nur auf den festen Zustand)

2) Was gilt für die Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazität eines Werkstoffes?

a) Bei niedrigen Temperaturen (im Vergleich zu höheren Temperaturen) nimmt die spezifische Wärmekapazität ab. Unterhalb von 200 K gilt für viele Werkstoffe, dass die spezifische Wärmekapazität proportional zur absoluten Temperatur ist

b) Bei niedrigen Temperaturen (im Vergleich zu höheren Temperaturen) nimmt die spezifische Wärmekapazität zu. Unterhalb von 200 K gilt für viele Werkstoffe, dass die spezifische Wärmekapazität indirekt proportional zur absoluten Temperatur ist

3) Viele metallische Werkstoffe leiten den elektrischen Strom. Was gilt für die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit?

a) Bis den meisten Metallen erhöht sich die elektrische Leitfähigkeit, wenn der Werkstoff erwärmt wird (aufgrund der höheren thermischen Energie können sich die Elektronen schneller durch das Metallgitter des Werkstoffes bewegen).

b) Bis den meisten Metallen verringert sich die elektrische Leitfähigkeit, wenn der Werkstoff erwärmt wird (der Widerstand erhöht sich durch die stärke Schwingung der Metalle auf den Gitterplätzen).

4) Betrachten wir bekannte Kunststoffe (Polymere) wie PE oder PP. Was lässt sich über deren Temperaturverhalten sagen?

a) Viele Kunststoffe weisen relativ niedrige Schmelz- oder Zersetzungstemperaturen bzw. -temperaturbereiche auf. Bei tiefen Temperaturen sind sie spröde, während sie bei höheren Temperaturen plastisch verformbar sind

b) Kunststoffe haben in der Regel einen hohen Schmelzpunkt und sind aufgrund der geringen Volumenänderung bei Temperaturänderung plastisch nicht verformbar.

5) Betrachten wir uns kristalline Werkstoffe mit einer Gitterstruktur. Die Atome bzw. Ionen befindet sich dabei regelmäßig angeordnet auf den Gitterplätzen. Welcher Zusammenhang zwischen "Beweglichkeit" und Temperatur gilt hierbei?

a) Zwischen der Beweglichkeit der Gitterbausteine und der Temperatur des Werkstoffes gibt es im Allgemeinen keinen Zusammenhang

b) Bei absoluten Nullpunkt würde die Bewegung der Atome /Ionen völlig zum Stillstand kommen.

6) Das Temperaturverhalten eines Werkstoffes kann auch vielseitig genutzt werden, beispielsweise zur Temperaturanzeige. Welche Aussage ist korrekt?

a) Zur Messung der Temperatur kann ein sogenanntes Widerstandsthermometer verwendet werden. Das Messprinzip hierbei beruht darauf, dass sich der Widerstand eines metallischen Werkstoffes bei Temperaturänderung verändert und so zu einer Änderung des Stromflusses führt. Die Temperaturänderung kann nun anhand der Änderung der Stromstärke ermittelt werden.

b) Zur Messung der Temperatur kann ein sogenanntes Widerstandsthermometer verwendet werden. Das Messprinzip hierbei beruht darauf, dass sich die Länge eines metallischen Werkstoffes bei Temperaturänderung verändert. Koppelt man daher die Werkstofflänge mit einem Anzeiger, so lässt sich über die Längenausdehnung eine bestimmte Temperaturdifferenz zuordnen.

7) In welchen Einheiten (in Deutschland) wird das Temperaturverhalten bzw Temperaturunterschiede von Werkstoffen angegeben und wo liegt der Unterschied zwischen den Einheiten?

a) Temperaturunterschiede bzw Temperaturen werden in °C oder K angegeben (in der physikalischen Chemie wird ausschließlich mit der absoluten Temperatur in K "gearbeitet). Die beiden Temperaturskalen unterscheiden sich nur in bezug auf den Nullpunkt

b) Temperaturunterschiede bzw Temperaturen werden in J/K angegeben. Damit lässt sich relativ einfach das thermische Verhalten von Werkstoffen beschreiben

Test – Termperaturverhalten (von Werkstoffen)

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