Tutorium Hydromechanik I + II. S. Mohammad Hosseiny Sohi Dezember 2015

Transkript

1 Tutorium Hydromechanik I + II S. Mohammad Hosseiny Sohi Dezember 2015 FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

2 In einer hessischen Wetterstation wurde um 19Uhr neben einem Luftdruck von 1029hPa der Taupunkt mithilfe eines Taupunktspiegelhygrometers bei 10 C bestimmt. Die Maximaltemperatur von 17 C wurde an diesem Tag um 14Uhr gemessen. Wie hoch war die relative Luftfeuchtigkeit bei gleichem Wasserdampfgehalt a) um 19Uhr? b) um 14Uhr? FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

3 FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

4 In einer Gasflasche mit einem Volumen von 150L findet sich Luft unter einem Druck von 5 MPa bei einer Temperatur von 20 C. Wieviel kg Luft befindet sich in der Gasflasche? Gegeben: Allgemeine Gaskonstante R= 8,31 kj/ ( K k mol). Molekulargewicht der Luft: 29kg/k mol FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

5 In einem Behälter befinden sich 350 m3 Wasser bei einer Temperatur von 15 C. Dann wird das Wasser auf 60 C erhitzt. a) Wie groß ist prozentuale Volumenvergrößerung des Wassers? b) Wieviel Masse des Wassers bei dieser Temperatur muss dann aus dem Behälter entfernt werden, um wieder das ursprüngliche Volumen zu erhalten? Gegeben: thermischer Ausdehnungskoeffizienten von Wasser: γ=0.2 * 10-3 / C Dichte von Wasser bei 15 C: 999 kg/m³ FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

6 Ein Volumen Wasser soll durch Ausübung eines externen Druckes um 0,6% reduziert werden. a) Wie groß muss der auf gewendete Druck sein? b) In welche Meerestiefe würde dieser Druck herrschen? Gegeben: Kompressionsmodul des Wassers: K = 2.2* 10 9 Pa FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

7 Ein Brett gleitet auf einem Ölfilm eine schiefe Ebene herunter. Bei einer Raumtemperatur von 20 C wird eine Geschwindigkeit von 2 cm/sec gemessen. a)wie groß ist die Dicke des Ölfilmes? b) Wie würde sich das Ergebnis in a) ändern, wenn das Experiment bei einer höheren Temperatur ausgeführt und die gleiche Geschwindigkeit gemessen wird (nur qualitative Abschätzung) Gegeben: Länge des Brettes = 2m, Breite des Brettes = 0.5m, Masse des Brettes =2,5 kg, Viskosität des Öls = 0,05 Pa.Sec, Neigung der schiefen Ebene =20. FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

8 Bei einer Temperatur von 25 C sind 200g Luft in einem Zylinder mit einem Volumen von VZ yl. = 20L eingeschlossen. (a) Wie groß ist der Druck imzylinder? (b) Wie groß ist die Dichte der Luft? Gegeben: allgemeine Gaskonstante R=8,31J/(K*mol) FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

9 Nach einer Siebanalyse des Lockergesteines eines sehr homogenen Grundwasserleiters wurde der Porendurchmesser mit d=1.2mm bestimmt. Berechnen Sie a) die maximale Kapillarsteighöhe des Wassers in dem Grundwasserleiter und b) den Unterdruck in der Kapillare. Gegeben: Oberflächenspannung des Wassers σ=0,074n/m FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

10 Ein Körper mit einer Masse von 50 kg steht auf einer horizontalen, mit Öl geglätteten Fläche. (a) Welche Kraft muss auf den Körper wirken damit er sich mit der Geschwindigkeit von v=0,5m/s bewegt? (b) Wie groß wäre die Kraft, wenn die Fläche nicht mit Öl benetzt wäre? Gegeben: für (a) Öl als Gleitmittel; dynamische Viskosität η=0,1pa s, Dicke des Gleitfilms d=0,1mm, rechteckige Kontaktfläche des Körpers A=0,5 x 0,4m; für (b) Reibungszahl μ=0,7 FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

11 In einem vertikalen Glaszylinder stehen 900mL Wasser bei 20 0 C, 90 cm hoch. Dann wird der Zylinder und das Wasser auf 80 0 C erhitzt. Wie hoch steht dann das Wasser im Zylinder? FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

12 Die Temperatur von einem Kubikmeter Luft wird von 0 C auf 120 C erhöht. Der Druck soll konstant bleiben. Welches Volumen hat das Gas anschließend? FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

13 In ein wassergefülltes Gefäß wird ein Glasröhrchen gehalten, in der das Wasser bis 14 cm über die Wasseroberfläche des Gefäßes ansteigt. Im Glasröhrchen findet eine vollständige Benetzung statt. a) Wie groß ist der Durchmesser der Kapillare? b) Berechnen Sie die im Gleichgewicht stehenden Kräfte der Oberflächenspannung und der Gravitation? Hinweis: Oberflächenspannung des Wassers σ=0,074 N/m FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi

14 Ein oben offener,zylindrischer Tank mit dem Durchmesser von 10m und einer Höhe von 5m ist mit 4 C kaltem Wasser randvoll gefüllt. Wieviel Wasser läuft aus dem Tank über, wenn das Wasser auf 40 C erhitzt wird? Gegeben: Dichte des Wassers bei 4 C = 1000 kg/m³ und bei 40 C = 993 kg/m³ FB14/Geohydraulik und Ingenieurhydrologie/ Tutorium Hydromechanik/ Mohammad Hosseiny Sohi