Eisturm

Anfrage von Nationalrat Peter Schmid vom 12. Juni 1989 (Behandlungsdatum):

"Wie der Presse zu entnehmen war, wird die Schweiz an der Weltausstellung 1992 in Sevilla mit einem 30 Meter hohen Turm aus Eis imponieren. Dieses Projekt eines ETH-Professors wurde von einer Jury, die sich aus Exponenten der Bundesverwaltung, der Schweizerischen Verkehrszentrale, der Medien, der Schweizerischen Zentrale für Handelsförderung und von Pro Helvetia zusammensetzt, aus 91 Entwürfen ausgewählt. Ich zweifle nicht, dass ein Eisturm unter der andalusischen Sonne, welche die Temperaturen in jener Gegend Spaniens bis zu 40 Grad im Schatten ansteigen lässt, den merkwürdigen Hang von Schweizern widerspiegelt, während der Ferien, im Freizeitverhalten und im Sport Winterfreuden im Sommer und Sommerfreuden im Winter zu geniessen.

Meine Fragen:

Was hält der Bundesrat vom Entscheid der Jury und dem ausgewählten Projekt?
Findet er den schweizerischen Ausstellungsbeitrag angesichts des weltweiten wachsenden Umweltbewusstseins nicht anachronistisch?
Hofft der Bundesrat mit mir, dass sich bei Lehrern an technischen Ausbildungsanstalten die Einsicht allmählich durchsetzt, nicht alles Machbare sei auch sinnvoll, vorbildlich und richtungweisend für die Zukunft?"

Die Geschichte um den Eisturm, aus dem schlussendlich ein Papierturm geworden ist, hat zu folgender Prüfungsaufgabe Anlass gegeben:

Wie viel Energie muss mindestens aufgewendet werden, um einen Eisturm (0°C) von 6.00 m Durchmesser und 20.0 m Höhe herzustellen, wenn das dazu benötigte Wasser 15°C warm ist und die reversibel arbeitende Wärmepumpe die Wärme bei -4°C ansaugt und bei 45°C abgibt?
Wie viel Energie müsste aufgewendet werden, wenn der ganze Kühlprozess reversibel ablaufen würde und die Umgebungstemperatur 38°C beträgt?

Hinweis

Bei der ersten Prozessführung ist mit Hilfe einer Energiebilanz die Entropie zu berechnen, die von der Pumpe von -4°C auf 45°C gefördert werden muss. Im zweiten Prozess ist die Pumpenergie gleich der Differenz zwischen der Enthalpieänderung des Wassers und der von der Entropie an die Umwelt abgeführten Energie (siehe auch Stausee-Analogie).

Wasser:

spezifische Schmelzenthalpie 334 kJ/kg
spezifische Verdampfungsenthalpie 2'256 kJ/kg
spezifische Enthalpiekapazität (spez. Wärmekapazität Wasser) 4.19 kJ/(kg K)
spezifische Enthalpiekapazität (spez. Wärmekapazität Eis) 2.1 kJ/(kg K)
spezifische Dichte von Eis 917 kg/m³

Quelle: Technikum Winterthur Maschinenbau 1992

Lösung