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Physik » Thermodynamik & Statistische Physik » Kolben-Zylinder System mit zwei idealen Gasen als Medium
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Universität/Hochschule Kolben-Zylinder System mit zwei idealen Gasen als Medium
M_Mekre
Junior Letzter Besuch: im letzten Monat
Dabei seit: 29.12.2019
Mitteilungen: 7
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2020-02-14 12:28


Hallo zusammen,

ich bräuchte Hilfe bei folgender Aufgabe mit einem idealen Gas.
Bis zur 3.3 hab ich alles geschafft, allerdings habe ich Probleme die 3.4 zu lösen:

Ich würde vermuten, dass aufgrund des mechanischen Gleichgewichts in Zustand 4 der Kolben+Atmosphärendruck herrscht, allerdings bräuchte ich weitere Werte, um T4 berechnen zu können, auf die ich aber leider nicht komme:

Ideales Gas

Ein wärmedichter Zylinder:

 mit der Querschnittsfläche A = 90 cm2 ist durch einen ebenfalls adiabaten, mit einem Gewicht beschwerten Kolben verschlossen.

 Der Kolben, der zunächst auf einem Absatz aufliegt, und das zusätzliche Gewicht haben die Masse mK.

Oben ist der Zylinder offen, außen herrscht Atmosphärendruck (1 bar). Das innere des Zylinders ist durch eine feststehende, mit einem Ventil versehene diatherme Trennwand in die zunächst gleich großen Kammern A und B unterteilt.

 In beiden Kammern befinden sich im Ausgangszustand (1) je 1 g eines idealen Gases (mA = mB) bei Umgebungstemperatur und -druck (300 K und 1 bar). Das Ventil in der Trennwand ist geschlossen.

 Über eine elektrische Heizung wird der Kammer A die elektrische Arbeit Wel,12 = 150 J zugeführt.
 Im Zustand 2 hat sich die Temperatur in beiden Kammern um 100 K erhöht und der Kolben hebt gerade vom Absatz ab.

 Nach einer weiteren Zufuhr von elektrischer Arbeit (Wel,23 = 180 J), bei der sich der Kolben nach oben verschiebt, hat sich die Temperatur erneut um 100 K erhöht (Zustand 3).

 Anschließend wird das Ventil in der Trennwand geöffnet, bis das mechanische Gleichgewicht sich eingestellt hat.

 Durchgängig gilt, dass TA = TB. Der Endzustand (4) ist erreicht. Vernachlässigen Sie die Wärmekapazität der Wände und des Kolbens, sowie die potentielle Energieänderung des Gases.

3.1. Bestimmen Sie cp, cv und R des idealen Gases.
3.2. Ermitteln Sie die Gesamtmasse von Kolben und Gewicht.
3.3. Wie groß ist die Volumenarbeit, die vom Gas bei der Zustandsänderung 2-3 geleistet wird, um welche Höhendifferenz wird der Kolben angehoben?
3.4. Geben Sie die Endtemperatur (Zustand 4) an.
3.5. Wie hoch ist die Entropieproduktion beim Gesamtprozess?


Viele Grüße






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Folgende Antworten hat der Fragesteller vermutlich noch nicht gesehen.
Er/sie war noch nicht wieder auf dem Matheplaneten
jacha2
Senior Letzter Besuch: in der letzten Woche
Dabei seit: 28.05.2013
Mitteilungen: 1027
Aus: Namur
Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2020-02-14 20:07


Salut,

da uns Deine Rechnungen nicht vorliegen,
2020-02-14 12:28 - M_Mekre im Themenstart schreibt: ...Bis zur 3.3 hab ich alles geschafft, allerdings habe ich Probleme die 3.4 zu lösen:...
... können wir nur mutmaßen, an welcher Stelle Dir Deine weiteren Werte fehlen...
2020-02-14 12:28 - M_Mekre im Themenstart schreibt: ...allerdings bräuchte ich weitere Werte, um T4 berechnen zu können, auf die ich aber leider nicht komme:  ...
...und von welchen Prozeßvariablen bzw. Zustandsgrößen sie stammen sollen), um T4 auszurechnen. Es wäre allseits hilfreich, wenn wir nicht alles bis dahin selber ausrechnen oder erfragen müßten, sondern Du die Ergebnisse mindestens für 3.3 darstellst, wenn das nicht zuviel verlangt ist.
T3 kann man auf 500 K taxieren. Danach wird, wenn ich den Aufgabentext richtig verstehe, der Druck zwischen den beiden Kammern ausgeglichen. Wie groß ist er jeweils vorher? Und wie groß hinterher? Deine Vermutung ...
2020-02-14 12:28 - M_Mekre im Themenstart schreibt:
... dass aufgrund des mechanischen Gleichgewichts in Zustand 4 der Kolben+Atmosphärendruck herrscht,
...teile ich. Man mag weiter annehmen, daß der anschließende erneute Hebevorgang des beschwerten Deckels als adiabate Expansion aus dem thermischen Reservoir der beiden gleichheißen Gaskomponenten bestritten wird, deren Durchmischung nicht energie- sondern entropiegetrieben und daher ohne Auswirkung auf die Temperatur erfolgt.
Adieu  




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