16 Wärmelehre - 2.Teil
Zustandsgleichungen, HS der Wärmelehre, Kreisprozesse, Konvektion, Schwarzkörperstrahler
Zustandsgleichungen, HS der Wärmelehre, Kreisprozesse, Konvektion, Schwarzkörperstrahler
Kartei Details
| Karten | 16 |
|---|---|
| Lernende | 29 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Physik |
| Stufe | Mittelschule |
| Erstellt / Aktualisiert | 12.11.2013 / 02.12.2023 |
| Weblink |
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- Wie lautet der 1. Hauptsatz der Wärmelehre?
- Bennenen Sie die vorkommenden Variablen!
\(\Delta U = \Delta W + \Delta Q\)
Vorzeichenkonvention:
\(+\) ... dem Gas zugefügte Energie
\(-\) ... dem Gas entnommene Energie
\(\pm \Delta U\) ... Erhöhung/Verminderung der inneren Energie
\(\pm \Delta W\) ... Zugeführte/Entnommene mechanische Arbeit
\(\pm\Delta Q\) ... Zugeführte/Entnommene Wärmemenge
Ein Schwarzkörperstrahler absorbiert die gesamte auftretende Energie der elektromagnetischen Strahlung unabhängig von der Einfallsrichtung und Polarisation.
Sein Absorptionsvermögen \(\alpha\) und Emissionsvermögen \(\epsilon\) ist für alle Frequenzen konstant eins.
\(\alpha = \epsilon = 1 = 100%\)
Was versteht man unter dem "Zustand" eines Gases und welche Zuständsgrößen gibt es?
Unter dem Zustand eines Gases versteht man die Eigenschaften, die ein Gas zu einem bestimmten Zeitpunkt besitzt.
Zustandsgrößen nennt man jene Größen, die ein Gas vollständig beschreiben.
- veränderliche Zustandsgrößen
- Druck p
- Volumen V
- Temperatur T
- Konstante Zustandsgroößen:
- Masse m
- Teilchenanzahl N
- Molzahl n
Wie lautet die Zustandsgleichung für ideale Gase für den dargestellten Fall?
Für eine isobare Zustandsänderung, dh p=const., gilt:
\({V \over T}=const\)
Hier handelt es sich um das Gesetz von Charles. Es besagt, dass bei konstantem Druck das Volumen direkt proportional zur Temperatur ist.
Wie lautet die Zustandsgleichung für ideale Gase für den dargestellten Fall?
Für eine isochore Zustandsänderung, dh V=const, gilt:
\({p \over T}=const\) oder \( {p1 \over T1}= {p2 \over T2}\)
Hier handelt es sich um das Gesetz von Gay-Lussac. Es besagt, dass bei konstantem Volumen der Druck direkt proportional der Temperatur ist.
Nennen Sie die Formel für den thermodynamischen Wirkungsgrad eines idealen Kreisprozesses.
Für den Carnot-Prozess gilt:
\(\eta=\frac{T_1-T_2}{T_1}=1-\frac{T_2}{T_1}\)
\(T_1\)... obere Temperatur des Gases; [K]
\(T_2\)... untere Temperatur des Gases; [K]
Begründen Sie warum der thermodynamische Wirkungsgrad \(\eta <1\) ist!
Würde in der Beziehung \(\eta=\frac{T_1-T_2}{T_1}=1-\frac{T_2}{T_1}\) für \(T_2\) Null eingesetzt werden, würde es \(\eta=\frac{T_1-0}{T_1}=1-\frac{0}{T_1}=1\) lauten. Da es aber kein Kühlmittel mit Null Kelvin gibt, muss für \(T_2>0\) eingesetzt werden, war zur Folge hat, dass \(\eta<1\) ist.
\(P = \sigma \cdot A \cdot T^4\)
\([P] =1 W\)
\(P\) ... Strahlungsleitung
\(A\) ... Fläche des strahlenden Körpers
\(T\)... absolute Temperatur des Strahlers
\(\sigma\)... Stefan - Boltzmann - Konstante \(\sigma = 5,67 \cdot 10^{-8} \frac W {m^2K^4}\)
Eine Folge von Zustandsänderungen eines Fluids, die periodisch ablaufen, wobei immer wieder ein durch Zustandsgrößen ( z.B.: Temperatur, Druck, Dichte ) gekennzeichneter Ausgangszustand erreicht wird.
Es sind technische Prozesse zur Umwandlung von Wärme in Arbeit oder umgekehrt. (z.B.: Gasturbine, Kühlschrank,...)
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