Übung-TT3

Fakultt Maschinenbauund VerfahrenstechnikProf. Dr. R. Staudt

Technische Thermodynamik

bungsblatt 03

Themen: Ideales Gas, Zustandsgleichungen, Leistung

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1 FreiballonEin Freiballon mit verschiedener Flllast fasst bis zur Prallfllung 800 m

3. Seine Masse betrgt ohne

Gasfllung 500 kg. Die Temperatur der Luft sei unvernderlich 5 C. Der Freiballon wird bei 0,1013 MPamit 500 m3Helium gefllt.a) Wie gro ist die Anfangsbeschleunigung und die maximale Steighhe?b) Wie viel m3 Wasserstoff wren am Boden einzufllen, um denselben Tragkraftberschuss (Auftrieb)

zu gewinnen?c) Wie hoch kann der Ballon maximal steigen, wenn er mit der unter b) berechneten Menge Wasserstoff

gefllt wird?d) Wie hoch kann der Ballon bei Prallfllung (800 m3) mit Wasserstoff steigen?

2 ZylinderIn einem adiabaten senkrechten Zylinder befindet sich ein Gas. ber einen elektrischen Widerstand dersich im Inneren des Zylinders befindet, fliet in der Zeit von t = 40 s ein Gleichstrom von I = 2 A bei einerSpannung von U = 50 V. Zu Beginn des Prozesses befindet sich der Kolben im Abstand x

1ber dem

unteren Ende des Zylinders. Dabei wirkt eine Kraft F = 7500 N auf das Gas. Am Ende des Prozesseshat sich der Kolben um 280 mm angehoben.Um wie viel hat sich die innere Energie des Systems verndert?

3 Ideales Gas 1Gegeben sei ein geschlossenes System gefllt mit m = 1 kg Helium. Der Anfangszustand liegt beip1 = 2 bar, t1 = 20 C. Von dem System wird keine Wrme an die Umgebung abgegeben. Gegeben sinddie folgenden Stoffdaten von Helium: M = 4 g/mol, = 5/3, cp und cV = konst.a) Wie gro ist die im System befindliche Stoffmenge?b) Wie gro sind das Volumen und die Dichte des Heliums?c) Welche Energie muss dem System zugefhrt werden, um das Helium isobar auf t2 = 50 C zuerwrmen?

4 Ideales Gas 2Ein ideales Gas ist im Inneren eines mit einem Kolben ausgestatteten Zylinders enthalten. Das Gas hateine Temperatur von 20 C und eine Masse von 20 g. Es wird mit einer durchschnittlichen Kraft von80 N verdichtet, die den Kolben um 50 mm bewegt. Gleichzeitig gehen durch Wrmeleitung 5 J ausdem Gas an die Umgebung verloren. cV= 718 J/(kg K).Berechnen Sie: a) die verrichtete Arbeit,b) die nderung der inneren Energie,c) die Endtemperatur.

5 DieselEin 2,0l TDI-Diesel liefert bereits bei 2000 Umdrehungen pro Minute ein Drehmoment von 320 Nm andie Antriebswelle.a) Berechnen Sie die Leistung des Motors in kW (und in PS).b) Bei 4000 U/min liefert dieser Motor ein geringeres Drehmoment von 240 Nm. Wie ist hier die

Leistung?