Einsendeaufgabe ILS ENER 1 XX1-K04

Eine Kugel der Masse m = 100 g wird in eine Federpistole mit gespannter Feder gelegt. Nach der Freigabe der Feder rollt die Kugel zunächst etwa fünfzig Zentimeter waagerecht und dann eine gekrümmte Bahn hinauf. Der höchste Bahnpunkt liegt in Position C 25 cm über der Nulllage.
Die Feder hat die Federhärte D = 200 .

In einem beidseitig verschlossenen Papprohr befinden sich 500 g Bleikügelchen der Temperatur 20 °C. An einem Ende des Papprohrs ist ein Thermometer angebracht, mit dem man die Temperatur der Bleikügelchen messen kann.
Die Pappröhre wird 100-mal um 180° gedreht, sodass jedes Mal die Bleikügelchen die Länge des Papprohrs von einem Meter durchfallen.

In einem Stahlgefäß der Masse 200 g befinden sich 3 Liter Wasser. Beides hat die Temperatur 18 °C. Stahlgefäß und Wasser werden von einem Benzinkocher erwärmt, der 30 g Benzin enthält, das vollständig verbrennt. Das System aus Benzinkocher, Stahlgefäß und Wasser hat einen Wirkungsgrad von 30 %.
Auf welche Temperatur kann man das Wasser und das Gefäß erhitzen?

Ein Warmwasserbereiter benötigt eineinhalb Minuten, um 1,2 Liter Wasser von 15 °C auf 60 °C zur erwärmen. Die Netzspannung beträgt 230 V. Eine Kilowattstunde Energie kostet 22 Cent.