Friedrich-Schiller-Universit¨ at Jena
Wintersemester 2009/10 Prof. Dr. Andreas WipfMSc Daniel August MSc Marc Steinhauser
Ubungen zur Thermodynamik/Statistischen Physik ¨
Blatt 2
4. Bachelor: Diesel-Prozess mit idealem Gas 4 Punkte Mit einem idealen Gas als Arbeitssubstanz werde ein Diesel-Prozess durchgef¨uhrt, der aus folgenden 4 Teilprozessen:
1. adiabatische Kompression (V1 →V2) 2. isobare Expansion (V2 →V3)
3. adiabatische Expansion (V3 →V4 =V1) 4. isochore Druckerniedrigung
Skizzieren Sie den Prozess in einem p-V-Diagramm und berechnen Sie seinen Wirkungs- grad in Abh¨angigkeit vom Kompressionsverh¨altnis =V2/V1 und dem inneren Volumen- verh¨altnisµ=V3/V2. Betrachten Sie nun den Grenzwertµ→1 und geben Sie f¨ur diesen Prozess ebenfalls den Wirkungsgrad an. Welchem 4-stufigen Prozess entspricht dieser Grenzfall (Skizze im p-V-Diagramm)?
4. Lehramt: Arbeit und W¨arme 4 Punkte
In den Niagaraf¨allen st¨urzen zur Hochwasserzeit 5720 m3 Wasser pro Sekunde 52 m in die Tiefe. Berechnen Sie die Erw¨armung, die das Wasser dadurch erf¨ahrt, unter der Annahme, daß die beim Fall gewonnene Energie vollst¨andig in W¨arme umgewandelt wird.
5. Stirling-Prozess mit idealem Gas 3 Punkte
Der Stirling-Prozess ist ein periodischer Prozess zwischen 2 W¨armeb¨adern, der aus fol- genden Teilprozessen besteht:
1. isotherme Kompression 2. isochore Druckerh¨ohung 3. isotherme Expansion 4. isochore Druckerniedrigung
Berechnen Sie den Wirkungsgrad. Warum hat er nicht den Wirkungsgrad des Carnot- Prozesses?
6. Schnittpunkt von Adiabate und Isotherme 2 Punkte Beweisen Sie, dass sich eine Adiabate und eine Isotherme eines pVT-Systems nur h¨ochstens einmal schneiden k¨onnen.
Abgabetermin: vor der Vorlesung am Dienstag, 03.11.
