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?
