isochor isobar isotherm isentrop

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1 evt. benötigte Kontanten: Zuatzübungen zur. Klaenarbeit in ABKA Luftdruck:,0 bar Außenteeratur: 0,0 o C Waer c 4,9 kj/(kg K) Dichte kg/d Theroöl c,5 kj/(kg K) Dichte 0,7 kg/d Luft: R i 87,0 J/(kg K) c,004 kj/(kg K) c V 0,76 kj/(kg K),40. U die Stro verorgung von ax. kw für eine Berghütte zu gewährleiten wird da link dargetellte Micro-Kraftwerk, betehend au kleiner Pelton-Turbine und Generator, rojektiert. Bei Volllat wird durch Düen da Waer eine kleinen Bergee tangential auf da Peltonrad it eine wirkaen Durcheer von Ø 00 geleitet. Dabei oll eine Drehzahl von 500 /in erreicht werden. a) Bei welcher Fallhöhe de Waer it der Wirkunggrad diee Kraftwerke otial? b) Wie groß u der Voluentro indeten ein, wenn für die Turbine ein Wirkunggrad von 88 % und für die den Generator 85 % angenoen werden kann? c) Eine gleiche Anlage oll al Nottroaggregat an eine Hauwaerleitung von 4,5 bar angechloen werden. Eritteln Sie die otiale Drehzahl.. In einen Solarkraftwerk in Andaluien wird Theroöl i Brennunkt der Paraboliegeln von 0 O C auf 400 O C erwärt. Bei Sonnenchein nehen die Aborberrohre kw auf. Berechnen Sie den Voluentro der Theroölue. /4. In eine Zylinder befinden ich 6 Liter Luft bei eine Druck von e 5 bar. Nun ollen (ier wieder neu von diee Fall augehend) betite Zutandänderungen durchgeführt werden. a) iobare Voluenverringerung b) iothere Audehnung c) iochore Verdichtung d) ientroe Audehnung. Tragen Sie die Zutandänderungen qualitativ in Diagra ein (Richtungfeil angeben! keine Rechnungen erforderlich) und. Erklären Sie zu jede Fall, wie an die jeweilige Zutandänderung erreicht! (Arbeit oder/und Wäre zu- bzw. abführen)! iobar iochor iother ientro /6 4. Rudi Ratlo hatte, bevor er eine Soerreifen einlagerte, den Reifendruck auf bar reduziert. Daal herrchten 0 O C. Jetzt holt er ie hervor und tellt verwundert fet, da der Druck auf, bar getiegen it. Nun ut er die Reifen auf, wartet dann eine Stunde, it dann einen Druck von bar und tellt fet, da da Gewicht de Reifen dabei u 8 g getiegen it. a) Erklären Sie Rudi, worauf die beiden Wunder jew. zurückzuführen ind. b) Welche Teeratur haben die Reifen jetzt? c) Wie groß it da Luftvoluen de Reifen? /6 b. w.

2 5. Zuatzübungen zur. Klaenarbeit in ABKA Kurzerklärung: Paintball (US-Erfindung, 98): Erwachene Kerle treunen durch Biotoe und ballern ich gegeneitig bunte Kugeln au Seiefarbe in Gelatinehaut auf ihren Tarn-Straelanzug. Au einer, Liter-Druckluftflache, die anfang auf 00 bar gefüllt war, wird nach jede Schu die Druckkaer von c gefüllt. Dort it der Druck auf 8 bar begrenzt. Bei Feuern exandiert da Ga auf da 6-fache Voluen (und bechleunigt dabei die Farbkugel). a) Wie viel Schu ind ingeat it dieer Druckluftflache öglich? b) Wie groß it die Mündungenergie (Energie der Kugel bei Verlaen der Rohründung)? (Hinwei: In Deutchland benötigen Waffen it weniger al 7,5 J keinen Waffenchein.) Anchlu für Farbkugeln Anchlu für Druckluftflache Druckregelventil Druckkaer,5 c 6. a) Welche Bedingungen üen erfüllt ein, da ein therodynaicher Proze (annähernd) ientro verläuft? b) Untercheiden Sie (kurz) zwichen innerer Energie, Wäre und Teeratur! (+ Einheiten + Beiiele) /5 7. Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile eine Radialverdichter a) gegenüber eine Kolbenverdichter und b) gegenüber eine Schraubenverdichter! /4 8. Erklären Sie kurz die folgenden Begriffe in Bezug auf (Kolben-)Verdichter: a) chädlicher Rau b) Adorbtiontrocknung /4 9. C A B Link it ein waergekühlter zweitufiger Verdichter dargetellt, der ro Minute 00 Liter Luft auf 4 bar verdichten oll. a) Waru und an welchen Stellen erfolgt die Kühlung? (alle wichtigen Arguente aufzählen) b) Welcher Druck u (bei Probelauf) da Manoeter in Rau B zwichen. und. Zylinder anzeigen, wenn in Rau C 4 bar geeen werden? c) Wie groß getalten Sie den kleineren Kolbendurcheer, wenn der große Kolben 00 beitzt? d) Wie groß wäre die Teeratur der verdichteten Luft, wenn die Kühlung völlig aufallen würde?

3 evt. benötigte Kontanten: Zuatzübungen zur. Klaenarbeit in ABKA Luftdruck:,0 bar Außenteeratur: 0,0 o C Waer c 4,9 kj/(kg K) Dichte kg/d Theroöl c,5 kj/(kg K) Dichte 0,7 kg/d Luft: R i 87,0 J/(kg K) c,004 kj/(kg K) c V 0,76 kj/(kg K),40. U die Stro verorgung von ax. kw für eine Berghütte zu gewährleiten wird da link dargetellte Micro-Kraftwerk, betehend au kleiner Pelton-Turbine und Generator, rojektiert. Bei Volllat wird durch Düen da Waer eine kleinen Bergee tangential auf da Peltonrad it eine wirkaen Durcheer von Ø 00 geleitet. Dabei oll eine Drehzahl von 500 /in erreicht werden. d) Bei welcher Fallhöhe de Waer it der Wirkunggrad diee Kraftwerke otial? e) Wie groß u der Voluentro indeten ein, wenn für die Turbine ein Wirkunggrad von 88 % und für die den Generator 85 % angenoen werden kann? f) Eine gleiche Anlage oll al Nottroaggregat an eine Hauwaerleitung von 4,5 bar angechloen werden. Eritteln Sie die otiale Drehzahl. a) geg.: d 0, n 500 /in 5 / P ab kw ge.: h in u d π n 0, π 5 5,7 c u, 4 ρ ρ ρ g h + v + ρ g h + v + (, 4 ) h v 49, ρ v ρ g g i0 b) geg.: h 49, P ab kw η ge 0,88 0,85 0,748 ge.: P auf in kw P V ρ g h η Pab auf Pauf 000N Pab P V ab η ge ρ g h η ge kg N 49, 0,748 kg V 0, , 4 l c) geg.: d 0, 4,5 bar ge.: n in /in ρ ρ ρ g h + v + ρ g h + v + ρ v kg / N v 0 ρ kg 000 u c 5 5 u u d π n n d π 0, π n,9 4 in. In einen Solarkraftwerk in Andaluien wird Theroöl i Brennunkt der Paraboliegeln von 0 O C auf 400 O C erwärt. Bei Sonnenchein nehen die Aborberrohre kw auf. Berechnen Sie den Voluentro der Theroölue. /4

4 geg.: T 80 K P kw c,5 kj/(kg K) ρ 70 kg/ ge. V in / Zuatzübungen zur. Klaenarbeit in ABKA Q c T bzw. Q c T P 5000 kj Q kg 54,74 c T,5 kj 80K kg K kg 54,74 ρ V ρ kg V 70 V 0, Liter. In eine Zylinder befinden ich 6 Liter Luft bei eine Druck von e 5 bar. Nun ollen (ier wieder neu von diee Fall augehend) betite Zutandänderungen durchgeführt werden. e) iobare Voluenverringerung f) iothere Audehnung g) iochore Verdichtung h) ientroe Audehnung. Tragen Sie die Zutandänderungen qualitativ in Diagra ein (Richtungfeil angeben! keine Rechnungen erforderlich) und 4. Erklären Sie zu jede Fall, wie an die jeweilige Zutandänderung erreicht! (Arbeit oder/und Wäre zu- bzw. abführen)! iobar iochor iother ientro /6 a) iobar: W zu, Te. inkt U inkt Q ab b) iother: U bleibt unverändert, W ab Q zu c) iochor: W it unverändert, U teigt Q zu d) ientro: Wäre it Null, W ab U fällt (Te. fällt) 4. Rudi Ratlo hatte, bevor er eine Soerreifen einlagerte, den Reifendruck auf bar reduziert. Daal herrchten 0 O C. Jetzt holt er ie hervor und tellt verwundert fet, da der Druck auf, bar getiegen it. Nun ut er die Reifen auf, wartet dann eine Stunde, it dann einen Druck von bar und tellt fet, da da Gewicht de Reifen dabei u 8 g getiegen it. d) Erklären Sie Rudi, worauf die beiden Wunder jew. zurückzuführen ind. e) Welche Teeratur haben die Reifen jetzt? f) Wie groß it da Luftvoluen de Reifen? /6 a) Wunder : Der Druck it i Reifen von bar auf, bar getiegen, weil die Teeratur heute höher it al daal, al er ie einlagerte. Wunder : Die Luft, die nun zuätzlich hineingeut wurde, hat natürlich eine Mae (die draußen in der Außenluft wegen de Auftrieb nicht fetzutellen war). b) geg.: bar, bar T 7 K ge.: T in K iochorer Druckantieg: V V T T T T T T,bar T 7K 86, 65K bar ϑ,7 K bzw. ϑ,7 O C c) geg.: 0,08 kg V V (-,) bar 0,9 bar Ri Ri T T, bar T 86,7 K 0, 08kg 87 N 86, 6 ge.: V in c Ri T kg K V 5 0,9 0 N V, ,45 Liter K

5 5. Zuatzübungen zur. Klaenarbeit in ABKA Kurzerklärung: Paintball (US-Erfindung, 98): Erwachene Kerle treunen durch Biotoe und ballern ich gegeneitig bunte Kugeln au Seiefarbe in Gelatinehaut auf ihren Tarn-Straelanzug. Au einer, Liter-Druckluftflache, die anfang auf 00 bar gefüllt war, wird nach jede Schu die Druckkaer von c gefüllt. Dort it der Druck auf 8 bar begrenzt. Bei Feuern exandiert da Ga auf da 6-fache Voluen (und bechleunigt dabei die Farbkugel). c) Wie viel Schu ind ingeat it dieer Druckluftflache öglich? d) Wie groß it die Mündungenergie (Energie der Kugel bei Verlaen der Rohründung)? (Hinwei: In Deutchland benötigen Waffen it weniger al 7,5 J keinen Waffenchein.) Anchlu für Farbkugeln Anchlu für Druckluftflache Druckregelventil Druckkaer,5 c a) geg.: V ge, Liter 00 c V c 0 bar 9 bar ge.: (V in c ) Anzahl urrüngliche Voluen V der Luft, die jetzt in der Druckkaer it: V V V V 9bar V c 0,89c 0bar Vge 00c Anzahl 5809 V 0,89c (Da Ergebni it etwa zu hoch, weil ja a Ende der Druck gar nicht ehr aureicht.) b) ientroe Exanion: geg.: V c 0-6 V 8 c bar Pa ge.: ( in Pa) W - in J W W W V V V V V V ( ) 9bar 0, 08 9bar,54 bar 6 V V,54 0 N N 0, 40,77 N 5,7 N, 9J 7,9J 0,40 0, c) Welche Bedingungen üen erfüllt ein, da ein therodynaicher Proze (annähernd) ientro verläuft? d) Untercheiden Sie (kurz) zwichen innerer Energie, Wäre und Teeratur! (+ Einheiten + Beiiele) /5 a) E darf keine Wäre in da Syte hinein oder au de Syte heraukoen. D. h. der Proze it ehr gut ioliert oder/und der Proze läuft ehr chnell ab. b) Innere Energie it die einzige Seicherfor von Energie in der Therodynaik. Sie it die kinetiche Energie der kleinen atoaren Teilchen. Wäre it eine Tranortfor der Energie; ie tritt auf, wenn die o.g. Schwingungenergie der Teilchen weiter tranortiert wird (durch Wäreleitung, Ströung oder Strahlung). Wäre fließt vo waren Körer zu kalten. Die Teeratur it ein Maß der Schwingungenergie eine einzelnen beweglichen Teilchen. Die Teeratur it alo ein Maß für die innere Energie. 7. Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile eine Radialverdichter c) gegenüber eine Kolbenverdichter und d) gegenüber eine Schraubenverdichter! /4 + - leichtere, kleinere, koaktere Bauweie, hohe Drehzahl (kein Getriebe nötig), höhere Förderengen, einfacher Aufbau (keine Ventile, Federn,...), robut,... (ehr) geringer Wirkunggrad, höher Teeraturantieg, größere Energieverlute, geringere Drucktufenverhältni, rel. chaler Arbeitbereich chwierigere Mengenreglelung, Kühlung chwierig,...

6 Zuatzübungen zur. Klaenarbeit in ABKA a) + keine ozillierenden Maen, ruhigerer Lauf, ölfreie Förderung - geringere Drücke, viel chlechterer Wirkunggrad,... b) + (iehe oben) - 8. Erklären Sie kurz die folgenden Begriffe in Bezug auf (Kolben-)Verdichter: c) chädlicher Rau d) Adorbtiontrocknung /4 a) Retvoluen i Zylinderrau, diee nicht augetoßene Ga exandiert wieder (Rückexanion), wenn der Kolben zurück geht. Verlute (voluetricher Wirkunggrad fällt, Verwirbelung) b) Ein Feuchte aufnehender Stoff (Metallilikat,...) it großer wabenföriger Oberfläche entzieht der Luft da Waer. Anchließend wird diee Adorber die Feuchtigkeit wieder (z.b. durch Erhitzen) entzogen ( Regeneration) 9. C A B Link it ein waergekühlter zweitufiger Verdichter dargetellt, der ro Minute 00 Liter Luft auf 4 bar verdichten oll. e) Waru und an welchen Stellen erfolgt die Kühlung? (alle wichtigen Arguente aufzählen) f) Welcher Druck u (bei Probelauf) da Manoeter in Rau B zwichen. und. Zylinder anzeigen, wenn in Rau C 4 bar geeen werden? g) Wie groß getalten Sie den kleineren Kolbendurcheer, wenn der große Kolben 00 beitzt? h) Wie groß wäre die Teeratur der verdichteten Luft, wenn die Kühlung völlig aufallen würde? a)... dait die Teeratur nicht zu hoch wird (indert evtl. Exloiongefahr, chont die Werktoffe,...)... dait die Verdichtungarbeit nicht unnötig groß wird. verbeert den Wirkunggrad, art Energie. Gekühlt wird chon während de Verdichten an der Zylinderwandung (z.t. auch durch da Schieröl) und ofort i Zwichenkühler hinter jeder Verdichtertufe. b) geg.: bar 5 bar ge.: (i ) in bar 5bar i i i i 5 5 bar i i 5 bar 5bar alo: 4 bar e c) geg.: i 5 d 00 ge.: d in V A h A d π 4 d d i und i V A A h d d d π 4 d d i d 44,7 d,6 i 5 d) geg.: bar 5 bar T 9 K ge.: T in K T T T T,40,40 5bar T 9K 9K 5 bar ( ) 0,40,40 0,867 T 9K 5 9K,57 77, 4K ϑ 464,4 O C