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Nachricht |
chemist90
Gast
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 chemist90 Verfasst am: 09. Jan 2011 21:42 Titel: Energie eines Geschosses |
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Meine Frage:
Hallo
ich bin Chemiestudent und wollte aus Interesse mal die gschwindigkeit einer Gewehrkugel berechnen. Die Kugel wird aus einer alten Pulverwaffe geschossen, wo eine treibladung Schwarzpulver detoniert.
Meine Ideen:
klar ist das ich die kinetische Energie brauche... dann ist es ja leicht Ekin=1/2mv².
Aber wie komm ich an diese? Zunächst muss man ja erstmal berechnen wie viel mol Gase enstehen. Das ist auch kein problem,dann kann man ja den Druck ausrechnen (mit der Gasgleichung),jetzt müsste man den Druck ja in eine Kraft umrechnen, das ist mein Problem. Mit der Kraft kann man ja dann die Beschleunigungsarbeit berechenen welche ja der kinetiscen Enrgie entsprechen sollte. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 09. Jan 2011 22:37 Titel: Re: Energie eines Geschosses |
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| chemist90 hat Folgendes geschrieben: | | Aber wie komm ich an diese? Zunächst muss man ja erstmal berechnen wie viel mol Gase enstehen. Das ist auch kein problem,dann kann man ja den Druck ausrechnen (mit der Gasgleichung) |
Um den Druck zu berechnen brauchst Du die Temperatur. Die kannst Du mit Hilfe der Reaktionsenthalpie und der Wärmekapazität berechnen (Temperaturabhängigkeit nicht vergessen).
| chemist90 hat Folgendes geschrieben: | | jetzt müsste man den Druck ja in eine Kraft umrechnen, das ist mein Problem. |
Dazu musst Du einfach nur den Druck mit dem Laufquerschnitt multiplizieren. Das eigentliche Problem besteht in der adiabatischen Expansion des Gases und der Tatsache, dass ein Teil der Energie in die Beschleunigung der Pulverdämpfe fließt (abhängig vom Verhältnis der Pulvermasse zur Geschossmasse). |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 10. Jan 2011 18:26 Titel: Re: Energie eines Geschosses |
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Das ist in der Tat die beste Variante. Die Berechnung wird nämlich noch viel schwieriger, als ich ursprünglich dachte. Erstens kann man bei der Berechnung der Verbrennungstemperatur nicht einfach die üblichen Tabellenwerte verwenden, weil die für Normaldruck gelten und damit haben wir es hier ja eher nicht zu tun. Zweitens (und das ist noch viel schlimmer), verbrennt das Pulver ja nicht auf einem Schlag (sonst würde die Waffe explodieren), sondern vergleichweise langsam - auch noch während das Geschoss sich bereits bewegt. Wie das im Detail geschieht, hängt stark von der Beschaffenheit des Pulvers und den Eigenschaften der Waffe ab. Das macht eine Berechnung ohne empirische Daten aus meiner Sicht so gut wie unmöglich. Mehr als eine grobe Schätzung ist nicht drin. |
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chemist90
Gast
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| chemist90 Verfasst am: 10. Jan 2011 22:32 Titel: |
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man kann in diesem Fall sowieso nicht mit Enthalpien rechnen, da diese für konstante Drücke definiert sind (nur dann gilt Q = Delta H) da wir es hier jedoch mit konstantem Volumen zu tun ( bis die Kugel beschleunigt wird bleibt V ja konstant) also da ja dV = null ist, ist dann ja Delta U= Q,(Delta W =0) also sollte man mit den Standardenergien der Stoffe gut hinkommen) diese sind ja auch tabelliert... so könnte man wenigstens mal die Temperatur berechnen und dann den Druck |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 11. Jan 2011 17:53 Titel: |
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| chemist90 hat Folgendes geschrieben: | | man kann in diesem Fall sowieso nicht mit Enthalpien rechnen, da diese für konstante Drücke definiert sind (nur dann gilt Q = Delta H) |
Das sind zwei paar Stiefel. Die Enthalpie ist natürlich auch für nicht konstante Drücke definiert. Wenn die Verbrennung wirklich isochor verlaufen würde, könnte man allerdings auch die Tabellenwerte für Normaldruck verwenden, indem man zunächst die adiabatische Temperaturerhöhung und das resultierende Volumen bei Normaldruck ermittelt und dann ausrechnet, welchen Druck man erreicht, wenn das Gas anschließend adiabatisch auf das ursprüngliche Volumen komprimiert wird.
| chemist90 hat Folgendes geschrieben: | | also sollte man mit den Standardenergien der Stoffe gut hinkommen) diese sind ja auch tabelliert... so könnte man wenigstens mal die Temperatur berechnen und dann den Druck |
Ich habe ja schon geschrieben, woran das scheitert. Das System ist weder isochor noch isobar und die Kinetik der Reaktion unbekannt. Vielleicht kann man die Größenordnung schätzen, aber wenn es halbwegs genau sein soll, braucht man empirische Daten. |
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