Druckverhältnis beim Joule-Prozess berechnen

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

ich habe eine Aufgabe, bei der ich einfach nicht weiterkomme:
Es soll das Druckverhältnis (p2/p1) beim Joule Prozess berechnet werden. In der Aufgabe sind
t(1) = 300K,
t(3) = 900K,
p(1) = 200 kPa gegeben.
Es soll mit der Wärmekapazität für Luft bei 0 Grad gerechnet werden (= 1,004 kJ/kg*K). Nun ist nach dem Druckverhältnis des Joule-Prozesses gefragt. Da ich aber nur den Anfangsdruck p(1) habe und weder t(2), (t4) noch die Volumina gegeben sind ist mir nicht ganz klar, wie ich das Druckverhältnis ausrechnen kann… Kann mir da jemand helfen? – Schon mal vielen Dank im Voraus!

#2

Hallo,

sind das alle Angaben die du hast? Gilt zum Beispiel der ideale Gasgesetz (in den Standardrechenaufgaben im Studium ist das meistens der Fall). Dann kannst du dir mit der Zustandsgleichung des idealen Gases die Volumina bei gegebener Temperatur und Druck ausrechnen:
p⋅v = R⋅T molar ausgedrückt
p⋅vM = RM⋅T massenbezogen ausgedrückt

Wobei v das molare Volumen (m³/mol) und R die allgemeine Gaskonstante (8,314 J/mol K) sind. Drückt man das ganze massenbezogen aus - die Aufgabenstellung klingt gerade nach Maschinenbaustudium und da ist das meistens massenbezogen -, dann nimmt man das spezifische Volumen vM (m³/mol) und die Gaskonstante RM für das jeweilige Gas (kriegt man aus R und der molaren Masse berechnet).
Weiter wüsste ich jetzt aber auch erstmal nicht. Bist du sicher, dass das alle Angaben sind? Kennst du zum Beispiel die Wärmemenge, die zwischen Punkt 2 und 3 zugeführt wird? Da der Schritt von 2 nach 3 isobar erfolgt ist p3 = p2.

#3

Die Aufgabe ist in der Tat so nicht lösbar. Es müsste auch noch die von 2 nach 3 pro kg Luft zugeführte Wärme gegeben sein.
schöne Grüße!

Es soll das Druckverhältnis (p2/p1) beim Joule Prozess
berechnet werden. In der Aufgabe sind
t(1) = 300K,
t(3) = 900K,
p(1) = 200 kPa gegeben.
Es soll mit der Wärmekapazität für Luft bei 0 Grad gerechnet
werden (= 1,004 kJ/kg*K). Nun ist nach dem Druckverhältnis des
Joule-Prozesses gefragt. Da ich aber nur den Anfangsdruck p(1)
habe und weder t(2), (t4) noch die Volumina gegeben sind ist
mir nicht ganz klar, wie ich das Druckverhältnis ausrechnen
kann… Kann mir da jemand helfen? – Schon mal vielen Dank im
Voraus!

#4

Oh ja, sorry, die zugeführte Wärme ist auch gegeben: 500kj/kg. Ich dachte, das wäre für das Druckverhältnis noch nicht relevant sondern wäre erst für den zweiten Teil der Aufgabe nötig… Außerdem soll das ideale Gasgesetz gelten…

#5

Hallo atikasa,

besser als Wikipedia das hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Joule-Kreisprozess
beschrieben hat, kann ich das nicht beschreiben.

Gruß
Pat

#6

Oh ja, sorry, die zugeführte Wärme ist auch gegeben: 500kj/kg.

Über die spezifisch (pro kg) zugeführte Wärme q_12 berechnest du die Temperatur t2, und dann kannst du aus t1 und t2 das Druckverhältnis berechnen. Ich nehme an, dass du die Beziehungen für die isentrope Verdichtung kennst.

#7

Oh jaaa! So hat es natürlich wunderbar funktioniert. Dumm, dass ich da nicht selber drauf gekommen bin… vielen, vielen Dank für die schnelle Hilfe! :smile: