Volumenarbeit

Wissenschaft Physik
#1

Hey ich weiß nicht ob das hier oder ins Physikforum gehört, schreibe es mal hier rein, weil die Aufgabe in meine Matheübung gehört.

In einem Zylider der mit einem reibungsfrei verschiebbaren Kolben verschlossen ist befindet sich ein Ideales Gas mit dem Ausgangsvolumen V=4L und der Temperatur 300K. Der Druck des Kolbens auf das Gas beträgt 30 bar. Wenn das Gas sich gegen äußeren Druck zum Enddruck 2 bar ausdehnt so leistet es Volumenarbeit nach
delta W = - Integral p(v)dv und die grenzen sind V0 bis V1

Vergleichen sie die Volumenarbeit bei a) isothermer reversibler und b) isothermer irreversibler Expansion bei konstanten Enddruck 2 bar. Welche Wärmemengen werden im Fall a und b umgesetzt?

Also ich weiß nicht genau was ich da machen muss. Das ist mein Ansatz.
Ich habe mit der allgemeinen Gasgleichung die Stoffmenge und V1 berechnet
n= 4,812 mol
V1= 60L

Habe dann für p(v) nRT/V eingesetzt und die konstanten nRT aus dem Integral gezogen. hab das Integral gelöst und da habe ich -32504 J raus. So jetzt weiß ich aber nicht wie ich weiterrechnen muss und ob das überhaupt so stimmt was ich gemacht habe.

Wäre sehr nett wenn mir jemand helfen könnte.

LG

#2

Hey du,

die Aufgabe gehört in das Fach: „Physikalische Chemie“.

schreibe es mal hier rein, weil die Aufgabe in meine
Matheübung gehört.

Wer gibt denn so etwas in Mathe?

V1 = 4 L
V2 = 60 L (hast du richtig berechnet, nur anderer Index ist besser)
n = 4,81 mol (hast du richtig berechnet)
p außen = pa = 2 bar
zur Frage a):
W rev,T = - n R T ln (V2/V1)

zur Frage b):
W irr = - pa (V2 – V1)

Wäre sehr nett wenn mir jemand helfen könnte.

Na war das nun nett?

Gruß

watergolf

#3

Wer gibt denn so etwas in Mathe?

Meine Professoren^^ Das ist eine spezielle Mathevorlesung für Chemiker

Na war das nun nett?

Ja das war sehr nett, dankeschön!

Hab dann für a ungefähr -32,5 kJ und für b -11,2 kJ raus. Das ist doch aber die Volumenarbeit oder? Die Wärmemengen sind dann 32,5 und 11,2 kJ oder?

#4

Hab dann für a ungefähr -32,5 kJ und für b -11,2 kJ raus. Das
ist doch aber die Volumenarbeit oder? Die Wärmemengen sind
dann 32,5 und 11,2 kJ oder?

Das bekomme ich auch ungefähr heraus.

Das Minuszeichen kommt so zustande, daß man sich in der Physikalischen Chemie selber im System sitzend denkt.
Wenn nun an diesem System (in diesem Fall der Innenraum des Kolbens) etwas geschieht, es z.B. Volumenarbeit nach außen abgibt, so verliert das System - wie in diesem Fall der Expansion - Energie. Um das anzudeuten vergibt man das Minuszeichen.

Wärme und Arbeit(Energie) sind ineinander umrechenbar.

In den obigen Rechnungen bekommt man für die Volumenarbeit direkt: „Liter * bar“ heraus. Das könnte man so stehen lassen.

Die „Liter * bar“ kann man in „Joule“ oder auch in „Wattsekunden“ umrechnen und während des Expansionsvorgangs auch (verlustbehaftet) umwandeln (wenn man die geeigneten Vorrichtungen einsetzt).