Physik Forum

[heinz]

hallo leute. ich hab folgendes problem bei einer aufgabe, die ich als vorbereitung für mein abi lösen möchte:
man hat einen kolben in einem gefäß bei einer Temperatur T0 und einem Anfangsvolumen von V0. Dieser Kolben wird mit einer Kraft F nach unten gedrückt. Nun wird Wärme (von unten) dem System zugeführt und der Kolben bewegt sich nach oben. Dort hat er eine Temperatur T1 und ein Volumen V1. Dabei legt der Kolben eine Strecke es zurück. Gegeben sind folgende Werte:
A=10cm²
F=200N
T0=273K
V0=11,2l
delta T=10K
C=20,95 J/K (wobei C= c_v*m sein soll-ich vermute, dass c_v nicht stimmt sondern c_p sein soll...)
Gesucht ist nun die zugeführte Wärme Q bei einer isobaren Zustandsänderung.
Es wäre super wenn mir einer weiterhelfen könnte, da ich schon viele Varianten ausprobiert habe, alelrdings zu keinem Ergebnis gekommen bin. Am besten funktionierte es mit der inneren Energie (delta U), aber trotzdem habe ich kein Ergebnis....*Hilfe*

[stefan1990]

bei einer isobaren zustandsänderung gilt ja W=p mal V

den druck bekommst du raus, indem du F/A teilst.

um W herauszubekommen musst du intergrieren, da sich das Volumen kontinuierlich ändert, also

W=- Integral p mal dV [von V1 nach V2]

ergibt aufgelöst

W = - p(V2-V1) = W1

T0 hast du gegeben, T1 kannst du aus delta T plus T0 errechnen, p ist konstant also bekommst du über p1V1 = p2V2 das volumen V2 und setzt das in die formel ein und hast die Arbeit schonmal, die verrichtet wurde.
(ich habe beim index 0 immer die 1 verwendet, also T1 ist bei dir in der Angabe zb. T0)

Das Gas wird um delta T Kelvin erhöht, dafür brauchst du schonmal W2 = 20,95J/K mal 10. Die Arbeit muss definitiv aufgewandt werden. Zusätzlich brauchst noch die Wärmeenergie die man zuführt, die aber gleich in Arbeit umgewandelt wird (siehe Formel oben) und kommst dann auf die instgesamt zugeführte Wärme von W1+W2.
Das ganze mit Zahlen noch sollte dann dein Ergebnis liefern. Hoffe ich hab in meiner Morgenmüdigkeit da nichts grob verhauen^^

[heinz]

ich verstehe noch nicht ganz wie du auf dieses W2 kommst. W1 ist klar, das habe ich auch schon berechnet, alelrdings nur mit delta V und nicht über das Integral, aber das dürfte denk ich mal egal sein. Aber wie kommst du bei W2 auf 20,95*10?

[stefan1990]

In deiner Angabe hast du für C den Wert 20,95 J/K. Okay ich sehe gerade, ich hab da glaub ich auch einen Fehler gemacht. Jedenfalls gibt dir C an, wie viel Energie du reinstecken musst, um das Gas um ein Kelvin zu erwärmen. Da du das Gas insgesamt um 10K erwärmen willst, nimmst du mal zehn. Irgendwie müsste da aber noch die Anzahl der Gasteilchen mit reinspielen oder so....

Ah ja jetzt seh ichs. Dein C ist ja schon multipliziert mit m, das heißt, du brauchst dich um die Masse garnicht kümmern. Stimmt also, was ich oben geschrieben hab, dass du pro Kelvin erwärmung genau 20,95J reinstecken musst. Das ganze schimpft sich spezifische Wärmekapazität, da gibts sicher auch im Inet Zeug dazu.