13. Übung Adiabatische Prozesse, Aggregatzustände

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Übung Physik I
13. Übung
Prof. Dr. H.-Ch. Mertins
Physikalische Technik, FH-Münster
Adiabatische Prozesse, Aggregatzustände
1. A) Ist es möglich, einer Wassermasse von 1000 kg eine Energie von 90 kWh ohne Temperaturverminderung thermisch zu entziehen? Begründung mit Rechnung.
B) Welche Masse Wasserdampf wäre nötig, um 90 kWh zu gewinnen? Bei welcher konstanten Temperatur würde dieser Prozess ablaufen?
2.
Beschreiben Sie Aufbau, Zweck und Wirkungsweise eines Druckkochtopfes.
3.
In einer Spraydose ist das Sprühgut (z.B. Farbe) mit Flüssiggas überschichtet. Der Siedepunkt dieses Gases liegt für Normaldruck p0 = 1 bar bei –25oC.
A) Warum liegt der Druck in der Dose weit über dem äußeren Luftdruck p0?
B) Warum verwendet man als Treibmittel nicht komprimiertes Gas (z.B. N2) ?
C) Zeichnen Sie qualitativ das vollständige Phasendiagramm (p-T-Diagramm) dieses
Gases und markieren Sie den Punkt im Phasendiagramm, welcher den Zustand in der
Spraydose erfasst. Tragen Sie den Weg ein, welches das Gas beim Versprühen nimmt.
4.
Ein Liter eines zweiatomigen Gases (O2) wird bei 0oC und bei einem Druck von 1,01
bar adiabatisch auf das halbe Volumen komprimiert.
A) Berechnen Sie den Adiabatenkoeffizienten .
B) Bestimmen Sie Druck und Temperatur im Endzustand.
C) Das Gas wird isobar auf T = 0°C zurückgeführt. Wie groß ist jetzt sein Volumen?
D) Tragen Sie die Prozesse in ein p-V-Diagramm ein.
5.
He-Gas (1 Mol) durchläuft folgenden Kreisprozess, beginnend bei 1,01 bar, T = 27°C
1=>2 isochore Drucksteigerung, verbunden mit Temperaturanstieg auf T = 327°C.
2=>3 adiabatische Expansion mit der Endtemperatur von 182°C.
3=>1 isobare Kompression mit der Endtemperatur von 27°C.
A) Zeichnen Sie die Prozesse in ein p-V-Diagramm.
B) Berechnen Sie für die 3 Teilprozesse jeweils die ausgetauschte Wärme Q, die Änderung der inneren Energie dEint und die geleistete Arbeit W.
C) Bestimmen Sie die Gesamtwerte von Q, dEint und W für den gesamten Kreisprozess.
D) Bestimmen Sie Druck und Volumen bei den Punkten 2) und 3) des Prozesses.
Zur Lösung gehören Formel, Weg und Ergebnis mit Einheiten. Die Übung soll zum jeweils nächsten Übungstermin abgegeben werden. Um für die Klausur zugelassen zu werden, müssen insgesamt 50% der Aufgaben im Semester gelöst werden.
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