Wie viel Volt/Ampere brauche ich, um einen 10 KG Stahlblock auf 1000° zu erhitzen?
Moin, angenommen ich habe einen Metallblock von 10 KG und möchte den durch Strom auf 1000° erhitzen. Was wäre da die effektivste Variante? Plus und Minus anschließen und so im Block einen Kurzschluss erzeugen, oder via Induktion? Und wie groß muss der Strom dabei sein? Gibt es eine Formel das auszurechnen oder kann man das nur grob schätzen? Es sind alles nur theoretische Überlegungen, brauche also keine Sicherheitshinweise ;-)
Danke schonmal!
2 Antworten
die wohl energetisch effektivste variante wäre in der tat induktion. aber für zum selbstbauen ist das eher weniger was.
das andere unter uns gesagt auch nicht...
stahl hat eine Wärmekappazität von 0,477 d.h. um 1 kg Stahl um ein Grad zu erwärmen brauchts 0,477 Kilojoule... und um 10 Kg Stahl von 20 auf 1000 Grad aufzuheizen sind es 4674,6 Kilojoule. das sind rund 1,3 kWh
d.h. bei einer energiezufuhr von 1,3 kW (6 Ampere bei 230 Volt) müsste es **therteisch in 1 Stunde gelingen, den klotz so heiß zu bekommen... da sind aber dann noch der wirkungsgrad und wärmeverluste zu berücksichtigen. und die tatsache, dass man mit einem einfachen widerstandsheizelement schwer solche temperaturen erreicht, ohne dass es sich selbst zerstört...das funktioniert fast auschließlich mit speziellen Wolframheizwiderständen in einer schutzatmosphäre, geschützt durch eine Glaskuppel...
unter der bezeichung "heatball" oder der alten handelsbezeichung "glühbirne" findet man so was hin und wieder mal im Handel
spass bei seite. ich emopfehele für dein vorhaben entweder einen Gasbrenner, oder eine schmiedeesse...
lg, Anna
Die effektivste Variante wäre zweifellos der direkte Anschluss an eine beliebige Stromquelle, mit der die erwünschte Leistung bereitgestellt wird. Der komplizierteste Teil der Berechnung ist die Wärmeabgabe des Metallblocks während seiner technischen Erwärmung. Dieser Wärmeverlust ist von zahlreichen Variablen abhängig, mit denen ich mich hier nicht weiter befassen möchte. Wir können die aufzuwendende Energie berechnen für die Aufheizung des Metallkörpers unter Vernachlässigung der Wärmeverluste. Demnach gilt:
- Energie = spezifische Wärme des Materials mal Masse des Körpers mal Temperaturerhöhung.
- Energie = Elektrische Spannung mal Stromstärke mal Zeit.
Die erforderliche Energie ergibt sich mithin aus der Gleichung 1. mit den oben angegebenen Einschränkungen. Aus der Gleichung 2. ergibt sich für die Stromstärke
3.. Stromstärke = Energie durch (Spannung mal Zeit)
4.. Stromstärke = Spannung durch Widerstand (siehe Ohmsches Gesetz)
Der Widerstand ergibt sich aus dem spezifischen Widerstand des Materials, der elektrischen Leiterstrecke und dem Leiterquerschnitt. Leztere Größen ergeben sich aus der geometrischen Gestaltung des Körpers. Die lasse ich hier zur Vereinfachung offen, weil sich der Widerstand technisch frei gestalten lässt zwischen null und unendlich.
Deine Frage nach der "erforderlichen Stromstärke" zur Aufheizung des Körpers ist hier so sinnlos wie die Frage nach der erforderlichen Strecke zur Verausgabung einer Kilowattstunde. Wir können nur die physikalischen Größen zueinander in das Verhältnis setzen. Wenn wir eine Größe ändern, verändern wir auch andere Größen. Oder mit anderen Worten:
Die erforderliche Stromstärke ist größer null und kleiner unendlich. Die erforderliche Spannung ist größer null und kleiner unendlich. Die erforderliche Zeit ist größer null und kleiner unendlich. Alle Mindestgrößen liegen über null, da haben wir große technische Gestaltungsfreiheiten. Mehr lässt sich da nicht allgemein sagen.
Auch die Spannung liegt natürlich über null und unter unendlich. Zum Beispiel: Ich kann die Stromstärke halbieren und gleichzeitig die Spannung oder die Zeitdauer verdoppeln, um zum gleichen Ergebnis zu kommen. Oder das ganze auch umgekehrt.
Der direkte Anschluss an eine Stromquelle funktioniert natürlich nicht, solange die Zuleitungen nennenswert dünner sind als der Stahlklotz Sondern es schmelzen die Kabel und derKlotz ist immer noch kalt.
Gratuliere holgerholger, Du bist mir auf die Schliche gekommen. Das Problem versteckte ich unter die zahllosen
Variablen ..., mit denen ich mich hier nicht weiter befassen möchte
Dann habe ich aus Faulheit nicht dazu geschrieben, dass ich den "Stahlblock" klammheimlich gedanklich zu einem sehr langen dünnen Glühfaden ausgewalzt habe, um mir die Aufgabe zu vereinfachen.
oder einen Siemens-Martin-Ofen, ;-)