Thermodynamik

Hallo

Wieder habe ich ein Beispiel wo ich nicht durchblicke. Bitte um Hilfe

Ich habe eine Gasfeder mit einem Ausgangsdruck von p0 und einer Gassäule mit der Höhe h0 und eine Kolbenfläche A.

Gesucht ist nun ein Zusammenhang zwischen der Kraft F die den Kolben hineindrückt und der Verschiebung s.

Weitere Angabe ist das das Eigengewicht und der Umgebungsdruck vernachlässigt werden.

Was ich schon weiß ist:
F = p*A
und die Arbeit dW = F*ds
Wie kann ich aber nun den Zusammenhang zwischen F und s anschreiben.

Danke für die Hilfe
Mfg Stefan

Hallo,

na, fehlt da nicht wieder ne Angabe? Z.B. die Umgebungsbedingungen. Wenn das Gas zusammengedrückt wird, wird es sich erwärmen. Es könnte aber auch sein, dass der Gasbehälter z.B. in einem großen Wasserbad sitzt und der Vorgang somit isotherm ist. Bei Übungsaufgaben wird sowas manchmal angenommen.
Aber die alles entscheidende Frage - was ist das für ein Gas? Ist es Luft? Und ist Luft ein ideales Gas? Aber dazu werden bestimmt Braunsen und Goa gleich was sagen :wink:

Olaf

Hi

Das Arbeitsmedium sollte Luft sein und es sollte als ideal angenommen werden. Weiters sollte der Zylinder rasch bewegt werden also nicht isotherm. Der Kolben sollte aber auch nicht zu rasch hineingedrückt werden, denn ansonsten würden ja Druckwellen entstehen und die sind nicht erwünscht. Hoffe das sind alle Angaben die gefehlt haben.

Mfg Stefan

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Hi,

Das Arbeitsmedium sollte Luft sein und es sollte als ideal
angenommen werden.

Ich muss mich ja gerade echt beherrschen um keine hämischen Kommentare in Richtung Braunsen loszulassen…

Weiters sollte der Zylinder rasch bewegt
werden also nicht isotherm. Der Kolben sollte aber auch nicht
zu rasch hineingedrückt werden, denn ansonsten würden ja
Druckwellen entstehen und die sind nicht erwünscht. Hoffe das
sind alle Angaben die gefehlt haben.

Unter diesen Bedingungen wird keine Wärme ausgetauscht (dQ=0), es handelt sich also um eine adiabatische Kompression.

Die beiden wichtigen Stichwörter um diese Aufgabe zu lösen sind also ideale Gasgleichung und Adiabatengleichung.

Ich hoffe das hilft schon, ansonsten einfach nochmal melden.

Gruss, Goa

Hi
So ich habe mir das mal mit deiner Anregung überlegt

Die Grundaussage ist ja:
F = p(t) * A wobei p(t) der Zeitveränderliche Druck ist und A die Kolbenfläche.

Das zeitlich veränderliche Volumen lässt sich ja so anschreiben.
V(t) = (h0-s(t))*A wobei h0 die Ausgangshöhe des Kolbens ist und s(t) die Wegänderung

Die isentrope Zustandsänderung lässt sich so anschreiben
p(t) = p0(V0/V(t)) wobei V0 das Ausgangsvolumen ist

Verbinde ich alle Formeln komme ich auf

F = p0*(V0/((h0-s(t))*A))

Habe ich die Abhängigkeit von Kraft und Weg nun richtig angeschrieben??
Danke für die Hilfe
Lg Stefan

Hi,

der Anfang sieht nicht schlecht aus, aber das was du hier schreibst stimmt nur für isotherme Zustandsänderungen:

Die isentrope Zustandsänderung lässt sich so anschreiben
p(t) = p0(V0/V(t)) wobei V0 das Ausgangsvolumen ist

Die obige Formel kannst du übrigens ganz einfach aus der idealen Gasgleichung ableiten:
p*V=n*R*T
d.h. wenn T konstant, dann p*V konstant -> p0*V0=p(t)*V(t)

Für isentrope Zustandsänderungen ändert sich die Temperatur des Gases aber, d.h. T ist nicht konstant, und die obige Formel falsch. Du musst also (wie schon erwähnt) die Adiabatengleichung nehmen. Kleiner Tipp: wenn du Adiabatengleichung in google eintippst, kommen ein paar nette Seiten.

LG, Goa

Hi Goa

Ich habe mich vertan den der isentrope(adiabat) Zusammenhang von den Drücken lautet natürlich p = p0*(V0/V(t))^kappa
Dann müsste es aber passen oder?

Lg Stefan

jep, sieht besser aus.
Lg, Goa

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