Auskühlender Kessel

Ein zylinderförmiger Stahlkessel (Radius 4 m, Höhe 8 m) ist mit heissem Wasser der Temperatur 75°C gefüllt. Deckel und Boden sind sehr gut isoliert. Für die Kesselwand wird ein Wärmedurchgangskoeffizient (inklusive Strahlung) von 45 W/(m²K) angegeben. Die Aussentemperatur beträgt 30°C.

1. Wie stark ist der Energiestrom, der zusammen mit der Entropie aus dem Kessel austritt?
2. Wie gross ist die Entropieproduktionsrate?
3. Wie lange dauert es, bis das Wasser auf 50°C abgekühlt ist?
4. Wie gross wäre die Nettostrahlungsleistung der Kesselwand zu Beginn des Vorganges (bei einer Kesseltemperatur von 75°C), wenn die Wand ideal schwarz wäre?

Hinweis: Der Kessel bildet bezüglich der Energie ein RC-Glied

Quelle: Technikum Winterthur Maschinenbau 1990

Lösung