Physik Forum

[kuriger]

Guten Nachmittag


Ein senkrecht stehender Zylinder (Durchmesser d=0.1m) ist mit Luft gefüllt. Er ist durch einen gewichtsbelasteten Kolben (Gesammtmasse Mk=80kg) verschlossen.
Nun soll sich der Kolben um 10cm nach oben gehoben werden.
Die Frage ist nun, welche Wärmezufuhr erforderlich ist, falls der Druck konstant gehalten werden soll.. (Das im Kolben befindlichen Gas hat einen Überdruck von 2.5 bar.)

Mein Hauptroblem besteht im Ansatz der Errechnung der Arbeit
Die Arbeit wird ja einerseits für das Heben des Kolbens also Hubarbeit und andrerseits infolge des Überdrucks ist ebenfalls eine Arbeit notwendig.
Hubarbeit ist ja m *g *h
Wie gross ist die andere Arbeit? Gesamtdruck * Hubarbeit oder Überdruck * Hubarbeit?

Die Energieerhaltungsgleichung lautet ja:
Innere Energie = Wärmezufuhr + Arbeit
Da hier ja eine Expansion verzeichnet wird, kommt vor die Arbeit ein negatives vorzeichen, also:
Innere Energie = Wärmezufuhr -(m*g*h + Überdruck* Volumenänderung)

Stimmt diese Gleichung so? (also abgesehen davon ob es nun Überdruck oder Gesamtdruck heissen soll..)

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Nun würde ich gerne diese Aufgabe nochmals lösen, diesmal wird der Kolben nicht "expandiert" sondern "komprimiert.

Ein senkrecht stehender Zylinder (Durchmesser d=0.1m) ist mit Luft gefüllt. Er ist durch einen gewichtsbelasteten Kolben (Gesammtmasse Mk=80kg) verschlossen.
Nun soll sich der Kolben um 10cm nach unten senken.
Die Frage ist nun, welche Wärmezufuhr erforderlich ist, falls der Druck konstant gehalten werden soll.. (Das im Kolben befindlichen Gas hat einen Überdruck von 2.5 bar.)
Es ist ja wieder fast dasselbe.
Ist nun einfach die Arbeit positiv?
Arbeit = +(m*g*h + Überdruck* Volumenänderung), oder wie?

Ich wäre unheimlich dankbar, wenn ihr mir helfen könntet
Am Besten könntet ihr mir helfen wenn ihr die beiden richtigen Formeln für die Arbeit geben könntet und vielleicht noch eine kurze Erklärung

Vielen Dank, Gruss Marc