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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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 Dalton Verfasst am: 25. Apr 2008 16:10 Titel: Energieumwandlungen an der Kanone |
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Hallo liebe Forumsgemeinde,
dem schweren Geschoss einer Kanone wird bekanntlich beim Abschuss viel Energie übertragen; es gewinnt an relativ großer Geschwindkeit und Höhe.
Die Energiezufuhr findet scheinbar allein dadurch statt, dass der Docht angezündet wird. Hierzu ist verhältnismäßig wenig Energie erforderlich - trotzdem erhält das Geschoss beachtliche mechanische Energie.
Wie ist dies zu erklären? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 25. Apr 2008 16:20 Titel: |
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Tipp: Was würdest du sagen, ist da irgendwo noch zusätzliche Energie gespeichert, die dann freigesetzt wird? Wenn ja, in welcher Form, und wie wird sie freigesetzt? |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 25. Apr 2008 16:53 Titel: |
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Möglicherweise in dem Schwarzpulver, das unter hohem Druck unmittelbar vor dem Geschoss zusammenpresst wurde, und nun unter stark exothermer Reaktion die Kugel durch ihre Volumenzunahme in Bewegung setzt. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 25. Apr 2008 18:26 Titel: |
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Da muss ich noch ein bisschen genauer nachfragen, wie diese Energie deiner Meinung nach in dem Schwarzpulver gespeichert ist:
Meinst du da so eine Art Gummiballkügelchen, die Energie in Form von Spannenergie speichern, wenn man sie zusammendrückt, oder meinst du da eher etwas ganz anderes, was zum Beispiel etwas mit deinem Stichwort "exotherme Reaktion" zu tun hat (wie würdest du so eine Form des Energiespeichern nennen)? |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 25. Apr 2008 20:03 Titel: |
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Ich meine eher zweiteres, zögere aber diese Energieform als "chemische Energie" zu bezeichnen. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 25. Apr 2008 21:50 Titel: |
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Wie würdest du dann am liebsten diese "chemische Energie" in eigenen Worten beschreiben wollen? Worin ist sie gespeichert, durch was wird sie freigesetzt? |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 25. Apr 2008 22:54 Titel: |
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Es handelt sich um die Verbrennungswärme (chemische Energie). Beim Entzünden (Energiezufuhr) verbrennt das Schwarzpulver in einer exothermen Reaktion. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 25. Apr 2008 22:59 Titel: |
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Einverstanden. Welche Energiezufuhr ist dabei die größere und damit die entscheidende für die Abschätzung der Energie der Kanonenkugel?
Die Energie, die beim Entzünden zugeführt wird, oder die Energie, die bei der Reaktion des Schwarzpulvers frei wird? |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 26. Apr 2008 15:53 Titel: |
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Die Energie, die bei der Verbrennung des Schwarzpulvers (exotherme, chemische Reaktion) freiwird natürlich.
(dermarkus, so blöd bin ich nun auch nicht.) |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 27. Apr 2008 23:18 Titel: |
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Sorry, dass meine Fragestellung zu einfach geraten war, ich dachte dabei mit an die Möglichkeit, dass manche Leute "Energiezufuhr" auch mehrdeutig als "Energiezufuhr an die Kanonenkugel" uminterpretieren könnten.
Auf das klare Formulieren und Beschreiben dieser Unterscheidung zwischen Aktivierungsenergie und Reaktionswärme der chemischen Reaktion wollte diese Aufgabe hinaus  |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 28. Apr 2008 14:33 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | | Sorry, dass meine Fragestellung zu einfach geraten war, ich dachte dabei mit an die Möglichkeit, dass manche Leute "Energiezufuhr" auch mehrdeutig als "Energiezufuhr an die Kanonenkugel" uminterpretieren könnten. |
Kein Problem.
| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Auf das klare Formulieren und Beschreiben dieser Unterscheidung zwischen Aktivierungsenergie und Reaktionswärme der chemischen Reaktion wollte diese Aufgabe hinaus |
- Es handelt sich im eigentlichen Sinne um keine Aufgabe, die Frage habe ich aus Interesse gestellt.
- Ich gehe nun davon aus, dass die über den docht zugeführte Aktivierungsenergie eine exotherme Verbrennung (Oxidation) ausgelöst hat, bei der chemische (im Schwarzpulver gespeicherte) und mechanische (das Schwarzpulver wird unter hohem Druck in die Kanone gepresst) Energie wiederrum in Form mechanischer Energie an die Kugel abgegeben wurde. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 28. Apr 2008 15:33 Titel: |
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| Dalton hat Folgendes geschrieben: |
- Es handelt sich im eigentlichen Sinne um keine Aufgabe, die Frage habe ich aus Interesse gestellt.
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Ah, okay
| Zitat: |
- Ich gehe nun davon aus, dass die über den docht zugeführte Aktivierungsenergie eine exotherme Verbrennung (Oxidation) ausgelöst hat, bei der chemische (im Schwarzpulver gespeicherte) Energie wiederrum in Form mechanischer Energie an die Kugel abgegeben wurde. |
Mit diesem Teil bin ich einverstanden.
| Zitat: |
[...] und mechanische (das Schwarzpulver wird unter hohem Druck in die Kanone gepresst) Energie [...]
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Das liefert keinen Beitrag. Denn das Schwarzpulver speichert ja keine mechanische Energie wie ein Gummiball oder wie ein Drucklufttank, sondern wird einfach nur so dicht da hineingestopft, damit es gut verbrennt.
Der hohe Druck, der die Kanonenkugel mechanisch antreibt, kommt vielmehr daher, dass das Schwarzpulver durch die Verbrennung in Gase umgewandelt wird, die ein viel größeres Volumen beanspruchen als der Festkörper "Schwarzpulver in Pulverform" vorher. Deshalb stehen diese gasförmigen Reaktionsprodukte unter einem hohen Druck, so dass sie die Kugel viel stärker nach außen drücken als die Luft mit Atmosphärendruck von außen dagegendrückt. |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 28. Apr 2008 16:03 Titel: |
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| Zitat: | | Das liefert keinen Beitrag. Denn das Schwarzpulver speichert ja keine mechanische Energie wie ein Gummiball oder wie ein Drucklufttank, sondern wird einfach nur so dicht da hineingestopft, damit es gut verbrennt. |
Achso. Diese Aussage habe ich nur zögernd aufgeschrieben. Danke für die Aufklärung.
Ich gehe nun davon aus, dass ein auf das Edukt wirkender stärkerer Druck, keine größere Energieabgabe bedeutet.
Um letzte Missverständnisse zu beseitigen, noch folgende Frage: Feuerwerksknallkörper müssen um ihre erwünschte Wirkung zu erzielen, unter einem gewissen Druck stehen. Ansonsten könnte man unter anderem keinen Knall hören, was für eine größere Energieabgabe sprechen würde (oder?).
Über diesen Gedankengang bin ich zu dem Schluss gekommen, dass der auf dem Schwarzpulver wirkende Druck in einer Kanone eine Rolle spielen muss, d.h. er würde den Betrag der abgegebenen mechanischen Energie beeinflussen.
Wie ist dies zu erklären? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 28. Apr 2008 16:34 Titel: |
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| Dalton hat Folgendes geschrieben: |
Ich gehe nun davon aus, dass ein auf das Edukt wirkender stärkerer Druck, keine größere Energieabgabe bedeutet.
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Nicht ganz. Denn wenn das Edukt dadurch, dass es unter Druck steht, wirklich nennenswert Energie speichern würde (wenn das Edukt ein Gas wäre, könnte das zum Beispiel durchaus der Fall sein), dann könnte es natürlich schon sein, dass auch diese Energie am Ende mit frei wird.
Aber hast du schon einmal versucht, Energie in einem Pulver zu speichern, inden du es zusammendrückst? Egal ob es sich da um Schwarzpulver, Puderzucker oder Sand handelt, durch Zusammendrücken bekommt man da nicht wirklich Energie gespeichert. Ich würde sagen, bestenfalls bildet das Pulver nach dem Zusammendrücken ein ordentlicheres und weniger weit verstreutes Häufchen 
(Außer man denkt an die Möglichkeit, sehr heftigen äußeren Druck als Aktivierungsenergie für eine chemische Reaktion zu nehmen, zum Beispiel wenn man einen Hammer auf ein Häufchen Schießpulver drauffallen lassen würde.)
| Zitat: |
Um letzte Missverständnisse zu beseitigen, noch folgende Frage: Feuerwerksknallkörper müssen um ihre erwünschte Wirkung zu erzielen, unter einem gewissen Druck stehen. Ansonsten könnte man unter anderem keinen Knall hören, was für eine größere Energieabgabe sprechen würde (oder?).
Über diesen Gedankengang bin ich zu dem Schluss gekommen, dass der auf dem Schwarzpulver wirkende Druck in einer Kanone eine Rolle spielen muss, d.h. er würde den Betrag der abgegebenen mechanischen Energie beeinflussen. |
Was man bei Feuerwerkskörpern oder Kanonen als Knall hört, rührt nicht von dem Druck her, unter dem das Schießpulver vorher steht. (Ich denke, das ist jeweils ganz normel nur Atmosphärendruck.)
Sondern das ist der Druck bzw. die plötzliche Druckzunahme, die entsteht, wenn bei der Reaktion Festkörperpulver in Gas umgewandelt wird und damit sehr schnell sehr viel neues Gas entsteht, das unter hohem Druck steht, weil es viel mehr Platz benötigt als das Festkörperpulver, das es eben noch war. Sprich: Der hohe Druck beim Abfeuern ist nicht vor der Reaktion schon dagewesen, sondern entsteht erst während der chemischen Reaktion durch die Umwandlung von Festkörperteilchen in Gasteilchen. |
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Dalton
Anmeldungsdatum: 19.12.2007
Beiträge: 45
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| Dalton Verfasst am: 28. Apr 2008 17:43 Titel: |
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Ein nochmal so großes Dankeschön ! ! !  |
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