Physik 1: Wellen und Thermodynamik Übungsblatt 9

Physik 1: Wellen und Thermodynamik
Übungsblatt 9
Datum: 29.04.2016
Aufgabe 1 (Adiabatische Kompression)
Ein ideales Gas wird adiabatisch von p1 = 1 bar, V1 = 106 l und T1 = 0°C auf p2 = 105 bar und
V2 = 103 l komprimiert.
(a) Handelt es sich bei dem Gas um ein mono-, bi- oder polyatomares Gas?
(b) Berechnen Sie die Temperatur nach der Kompression.
Aufgabe 2 (Freie Expansion)
(a) Ein ideales Gas, anfänglich bei einem Druck p0 , vollzieht eine freie Expansion (keine Arbeit
und kein Wärmeaustausch) bis sein Volumen auf das Dreifache seines Ausgangsvolumens
angestiegen ist. Wie groß ist der Druck des Gases nach der freien Expansion?
(b) Das Gas wird nun langsam und adiabatisch auf sein ursprüngliches Volumen komprimiert.
Der Druck beträgt dann 31/3 p0 . Handelt es sich um ein mono-, bi- oder polyatomares Gas?
Aufgabe 3 (Dreistufiger Kreisprozess)
Eine Probe (1 Mol) eines idealen einatomigen Gases hat ursprünglich einen Druck von 1 bar und
durchläuft einen dreistufigen Prozess:
(1) Es expandiert adiabatisch von T1 = 550 K nach T2 = 389 K.
(2) Es wird bei konstantem Druck komprimiert, bis die Temperatur T3 erreicht.
(3) Es kehrt zu den ursprünglichen Werten von Druck und Temperatur auf einem Pfad konstanten
Volumens zurück.
Analysieren Sie diesen Kreisprozess. Führen Sie dazu folgende Schritte durch:
(a) Zeichnen Sie das p-V -Diagramm.
(b) Bestimmen Sie T3 .
(c) Berechnen Sie die Änderung der inneren Energie, die vom Gas verrichtete Arbeit sowie die
bei jedem Schritt zugeführte Wärmemenge, und die Wärmemenge für den gesamten Zyklus.