Wie müsste ich einen Stromkreis gestallten, um Zinn zu schmelzen?
Joho!
Mir hat sich die Frage aufgetan, wie ich einen Stromkreis gestallten müsste, um Zinn nur durch die entstehende Wärme des Eigenwiderstandes zu schmelzen. Ich habe dabei mit folgenden Werten aus einer Formelsammlung gerabeitet:
- 1cm³ Zinnwürfel
- Dichte: 7,28g/cm³
- spezifische Wärmekapazität: 0,23kJ/(kg*K)
- Temperaturänderung bis zum Schmelzpunkt: 232°C - 20°C = 213K
- spezifischer elektrischer Widerstand: 0,11Ohm*mm²/m
Meine Berechnungen:
- Masse: 7,28g/cm³ * 1cm³ = 7,28g = 0,00728kg
- Wärme: 0,00728kg * 0,23kJ/(kg*K) * 213K = 0,3566472kJ = 356,6472J
- Widerstand: 0,11Ohm*mm²/m * 0,01m / 100mm² = 0,000011Ohm
- Angenommen ich schließe eine 1,5V Batterie an: 1,5V / 0,000011Ohm = 136363,6364A
- Zeit bis zum Schmelzpunkt: 356,6472J / (1,5V * 136363,6364A) = 0,00174s
Das erscheint mir ziemlich unrealistisch. In der Schule hatte ich Physik bis zur 10. Klasse nur in begrenzten maßen, weshalb ich mir die Berechnung mehr oder weniger selbst erschließen und verstehen musste. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich ein paar Rechen- und/oder Verständnissfehler begangen habe.
Ursprünglich bin ich davon ausgegangen, dass eine einfache Batterie niemals ausreichen würde, um einen 1cm³ Zinnwürfel zu schmelzen. Ich bin davon ausgegangen, dass ich mit Kondensatoren arbeiten müsste, um genügend Energie pro Zeit aufbringen zu können.
Also: Wo lagen meine Fehler?
Freue mich schon auf Tipps und Hilfe!
Grüße!
2 Antworten
Ich habe mir jetzt nicht alles durchgelesen. Aber so eine Batterie hat einen Eigenwiderstand. Sie wird auch selbst heiß. Du kannst zwar durch einen Kurzschluss zwischen 2 1.5V Akkus Drähte zum Leuchten bringen, aber um einen Würfel zu schmelzen reicht das nicht.
Du musst auch im Ganzen die Verluste einrechnen. Wie kommt der Strom in den Zinnwürfel?
Aus diesen Gründen reicht eine Batterie nicht, und aus diesen Gründen ist ein beliebtes Experiment, dass man ein Metall in einer Spule schmilzt, und zwar durch Induktion. Damit kannst Du mit recht hohen Spannungen (und wenig Verlust) Energie in die Spule bekommen, die dann per Induktion auf das Metallstück übertragen wird.
Wenn ich davon ausgehe, dass eine 1,5V Batterie einen Eigenwiderstand von ca. 0,3Ohm hat, dann komme ich nach meinen Berechnungen zum Ergebnis, dass der Würfel nach ca. 48 Sekunden schmelzen müsste. Ich gehe aber einfach mal davon aus, dass der Würfel sich schnell genug abkühlen würde, und deshalb nicht schmilzt.
Der 1cm Zinnwürfel ist außerdem eher als theoretisches Experiment gedacht. In der Praxis möchte ich es mit Zinndrähten ausprobieren, dessen Durchmesser <=1mm sind.
Aber vielen Dank für die Denkanstöße!
ich habe bereits so ein gerät mit dem man zinn schmelzen kann. das ist ein Widerstand von etwa 12 ohm, den ich mit 24 volt spannung beschicke.
das funktioniert super, ich habe hinten an dem gerät einen Handgriff, damit ich mir die hände nicht verbrenne.
lg, Anna
Ich habe schon mal von solchen 12Ohm-24Volt-Handgriffzinnschmelzgeräten gehört. Aber wie berechne ich jetzt richtig bei welchem Strom Zinn schmilzt?