Thermodynamik - Schlauch-Pumpe-System

mx33 · Gast

Meine Frage:
Es sei eine Luftpumpe, mit der ein Fahrradschlauch aufgepumpt werden soll. Der Kolben habe eine Querschnittsfläche von 20cm²; das Volumen des gesamten Schlauchs samt Luftpumpe möge 3l betragen. Nehmen sie vereinfacht an, dass in Schlauch und Pumpe der gleiche Druck herrscht (d.h. kein Ventil dazwischen). Die Luft im Fahrradschlauch steht in thermischem Kontakt mit der Umgebung (

). Zu Beginn herrschen sowohl im Fahrradschlauch als auch außerhalb ein Druck von

. Nun schieben sie langsam den Kolben in die Luftpumpe, bis die dazu notwendige Kraft den Wert F = 100N erreicht.

a) Wie groß ist nun der Druck p?

b) Wie groß ist nun das Volumen V des Schlauch-Pumpe-Systems?

c) Bestimmen Sie die Arbeit, die an der Luft im Schlauch-Pumpe-System verrichtet wurde. (Ab hier keine numerischen Resultate mehr.)

d) Welchen Anteil dieser Arbeit mussten Sie selber am Luftpumpen-Kolben verrichten?

e) Wie viel Wärme wird zwischen dem Schlauch-Pumpe-System und der Umgebung ausgetauscht und in welche Richtung? Welche Änderung der Entropie ist damit im Schlauch-Pumpe-System und in der Umgebung verbunden?

f) Ist der Vorgang reversibel?

g) Betrachten Sie nun den Pumpvorgang erneut, aber nunmehr nicht langsam, sondern der Kolben wird sehr schnell in die Pumpe hineingeschoben. Ist dieser Vorgang reversibel?

Meine Ideen:
okay, soweit bis jetzt:

a)

b)

c)

nun wird's kompliziert..
Da ich ja T als konstant angenommen habe, musste ich doch alle Arbeit selbst am Kolben verrichten, oder? und demnach ist in e) die ausgetauschte Wärme gleich der in c) bestimmten Arbeit.. Aber das kommt mir alles ein wenig seltsam vor, ich bräuchte ein wenig Hilfe!

Vielen Dank!

gast7 · Gast

Ich denke was du schreibst stimmt

Ich halte f und g beide für reversibel

mx33 · Gast

hm, weiß nicht.. wieso meinst du denn, dass es reversibel ist? wo ist überhaupt der unterschied zwischen schnell und langsam?

mfg mx33

gast7 · Gast

Sehr schnell bedeutet doch sicher ohne Wärmetausch
dann ist das schon mal klar mit der Entropieänderung
Bei dem isothermen Übergang ist die Gesamtentropieänderung hier auch Null
bitte nachrechnen
Deshalb sind beide Vorgänge reversibel