1. Klausur in "Technischer Thermodynamik I" (WiSe2013/14, ) - VERSION 1 -

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1 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR THERMODYNAMIK UND WÄRMETECHNIK Apl. Professor Dr.-Ing. K. Spndler 1. Klausur n "Technscher Thermodynamk I" (WSe2013/14, ) - VERSION 1 - Name: Fachr.: Matr.-Nr.: Es snd kene Hlfsmttel zugelassen. Zutreffende Aussagen snd anzukreuzen. Mehrere Antworten snd möglch. Falsche Antworten nnerhalb ener Aufgabe führen zu Punktabzug KURZFRAGEN (8,5 Punkte) Aufgabe 1 In welcher Form wrd be der sothermen Kompresson enes dealen Gases Energe über de Systemgrenze transportert? a) Arbet wrd zu- und Wärme wrd abgeführt. b) Arbet wrd zugeführt und es erfolgt ken Wärmeaustausch. c) Arbet und Wärme werden zugeführt. d) Arbet wrd ab- und Wärme wrd zugeführt. Aufgabe 2 Be ener reversblen Zustandsänderung enes dealen Gases st de zugeführte technsche Arbet glech der Enthalpeerhöhung. Dabe kann de Änderung der Geschwndgket und der Lage vernachlässgt werden. Es handelt sch um ene a) sotherme Zustandsänderung. b) sobare Zustandsänderung. c) adabate Zustandsänderung. d) Das System st offen. e) Das System st geschlossen. Aufgabe 3 Durch de Avogadro-Zahl wrd de a) Anzahl der Moleküle n enem Mol b) Anzahl der Moleküle n enem kg c) Energe der Telchen pro Mol festgelegt. Aufgabe 4 Welche der Bezehungen/Bezechnungen snd rchtg? a) ϑ T + 273,15 K b) Δϑ 5 K c) Δϑ ΔT

2 Aufgabe 5 Der Sammelbegrff technsche Arbet setzt sch zusammen aus a) Druckänderungsarbet b) Volumenänderungsarbet c) mechanscher Arbet d) Dsspatonsarbet e) Verschebearbet Aufgabe 6 Be ener adabaten Expanson enes dealen Gases (ruhendes System) a) kühlt sch das Gas ab. b) blebt de Gastemperatur konstant. c) erwärmt sch das Gas. Aufgabe 7 Es soll ene Maschne entwckelt werden, de Wärme vollständg n Arbet umwandelt. Nach dem 1. Hauptsatz a) wrd bzgl. der Umwandelbarket von Wärme n Arbet kene Aussage getroffen. b) st des möglch. c) kann Wärme nur telwese n Arbet umgewandelt werden. Aufgabe 8 De Grenzen enes geschlossenen Systems snd für Wärme a) durchlässg b) undurchlässg Arbet c) durchlässg d) undurchlässg Masse e) undurchlässg. Aufgabe 9 Arbet, de an enem ruhenden System reversbel verrchtet wurde und sch n enem p,v- Dagramm als Fläche zwschen der Zustandslne und der Druckachse skzzeren lässt, bezechnet man als a) Volumenarbet. b) technsche Arbet. c) mechansche Arbet. d) Dsspatonsarbet. Aufgabe 10 Be ener reversblen sobaren Expanson enes dealen Gases a) nmmt de Entrope zu. b) nmmt de Entrope ab. c) blebt de Entrope konstant.

3 Aufgabe 11 Kennzechnen Se das T,s-Dagramm, n dem alle Zustandsänderungen enes dealen Gases rchtg engezechnet snd. a) b) c) Aufgabe 12 En geschlossenes System hat en konstantes Volumen. Dese Aussage st a) rchtg. b) falsch RECHENTEIL (10 Punkte) Aufgabenstellung zu den Aufgaben 13 und 14 Zum Geschrrspülen wrd 35 C warmes Wasser benötgt. Herzu wrd en Spülbecken, das en Volumen von V 30 Lter hat, vollständg gefüllt. Der Wassermassenstrom bem Befüllen beträgt m 10 kg/mn. Das Wasser wrd n enem Durchlauferhtzer von der Kaltwassertemperatur ϑ KW 10 C auf de Warmwassertemperatur ϑ WW 35 C erwärmt. Hnwese: - potentelle und knetsche Energen snd zu vernachlässgen - de spez. Wärmekapaztät von Wasser st konstant und beträgt c w 4,18 kj/(kg K) - de Dchte von Wasser be 35 C beträgt ρ W 994 kg/m³ Aufgabe 13 We lange dauert es, bs das Spülbecken gefüllt st? a) Δt 178,9 s b) Δt 20,1 s c) Δt 17,9 s d) Δt 201,2 s Aufgabe 14 Welcher Wärmestrom muss dem Wasser durch den Durchlauferhtzer zugeführt werden? a) Q R 1045 W b) Q R W c) Q R 1,83 kw d) Q R 11,49 kw

4 Aufgabenstellung zu den Aufgaben 15, 16 und 17 2 kg enes dealen Gases (c v 3117 J/(kgK), R 2077,2 J/(kgK)) wrd n enem ruhenden Kolben/Zylnder-System reversbel sotherm entspannt. Be der Zustandsänderung trtt ene Volumenänderungsarbet W V, kj auf. Be der Expanson verdoppelt sch das Volumen auf V 2 10,22 m 3. Aufgabe 15 We groß st de Wärmemenge, de be der Zustandsänderung von 1 nach 2 auftrtt? a) Q kj b) Q kj c) Q kj d) Q kj Aufgabe 16 Be welcher Temperatur wrd de Zustandsänderung durchgeführt? a) ϑ 434,78 C b) ϑ 73,15 C c) ϑ 161,63 C d) ϑ 393,65 C Aufgabe 17 We groß st der Druck p 1? a) p 1 1,78 bar b) p 1 2,65 bar c) p 1 3,53 bar d) p 1 5,30 bar

5 Formelzusammenstellung - 1. Hauptsatz: geschlossenes System du + de + de dq dw kn pot + mt dw pdv + dw dss + dw mech, offenes System dh + de + de dq + dw kn pot t potentelle Energe mt e pot dw vdp + dw + dw t g z, dss mech, knetsche Energe e c /2 kn 2 - deale Gase: du c dt, dh c dt ds c V V dt + R T p dv c v p V m R T, p V n R T κ c p /c v ; c p c v + R ; p dt R T m c V,m c V M c p,m c p M dp p reversbel adabate Zustandsänderung: κ p v const., κ 1 T v const., T/ p κ -1 κ const. - Umrechnung: 1 bar 10 5 Pa 10 5 N/m J /m 3 - Schwerebeschleungung: g 9,81 m/s 2 - Unverselle (molare) Gaskonstante: R m 8,314 J/(mol K), R m M R, du u - Mathematsche Zusammenhänge: [ ln(u) ] m M n