zylindrischer Behälter

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Hallo,

die Aufgabe lautet wie folgt:

Ein Behälter mit dem Durchmesser von 1m ist mit einem leicht verschieblichen Kolben druckdicht verschlossen. Der Kolben wird konstant mit 157kN belastet und befindet sich 2,55m über dem Behälterboden. Die Temperatur im Behälter für Luft ist 27°C.

a) Um wieviel bewegt sich der Kolben nach oben wenn Temperatur auf 973°C steigt.

Hierfür hab ich das Volumen berechnet im Ausgangszustand und dann über

das Volumen 2 errechnet und anschließend wieder umgerechnet auf h.
Komme da auf das Ergebnis von 8m, welches auch stimmen sollte.

b) Welche Wärme wird zugeführt

Hier fangen meine Probleme an. Die Formel für Q lautet:

für m habe ich 6,98kg (p=3bar) errechnet. Was setze ich nun für cp ein? Als Ergebnis soll 7120kJ herauskommen, ich komme aber auf 7220kJ. Wo liegt mein Fehler?

Danke und Gruß Camu

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Es fehlt meines Erachtens der Druck ohne Kolben. Was hast Du angenommen? (Die 3 bar deuten auf Normdruck; sind dabei die 27 °C berücksichtigt?)

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Für mich ist das Isobar und die 3bar habe ich über F/A + Umgebungsdruck errechnet.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Und wie groß ist der Umgebungsdruck?

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

1 bar wird angenommen

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Bei cp bin ich mir aber nicht sicher ob dies der richtige Wert ist. Aber selbst wenn ich 1,004 einsetze komme ich nicht auf das Ergebnis.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Mit Deinen Annahmen und Werten stimmt das Ergebnis. Die kleine Differenz oben zu ermitteln, erscheint mir nicht ganz einfach. Man könnte drehen an
- Außendruck
- cp ist für solche großen Bereiche temperaturabhängig cp(T). Habt Ihr entsprechende Berechnungen schon durchgeführt?

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Die 3 bar haben wir in der Stunde errechnet, also die sollten stimmen. Das cp abhängig von der Temperatur haben wir nicht gemacht, komme aber auch nicht wirklich klar mit dem Diagramm und der Tabelle welche im Script ist.
Das Ergebnis soll 7120kJ betragen. Eigentlich kann es ja nur noch am cp liegen grübelnd

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

cp Luft in kJ / kgK
0 1,005
100 1,009
200 1,026
300 1,047
400 1,068
500 1,093
600 1,114
700 1,135
800 1,156
900 1,168
1000 1,185

Die Aufgabe ist so plump gestrickt, Entschuldigung, da würde ich einfach einen passenden mittleren Wert nehmen.

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Naja der Wert wird ja immer größer wenn ich zum Beispiel 1,168 einsetze. Ich fürchte ich stehe auf dem Schlauch Hammer

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Warum den maximalen statt eines mittleren?

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Hab einfach den von 900°C genommen.

Ach muss ich die Temperatur von dem Wert nehmen der zwischen 973 °C und 27°C liegt? Sprich 500°C? Das würde ja sogar passen. Logisch wäre es ja 500°C zu nehmen, da ich von 0°C auf 1000°C erwärme und die Mitte ist 500°C.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Streng genommen müßte man sich die Funktion cp(T) hernehmen und die Wärmemenge Q(T) von Grund auf neu berechnen. Aber das ist nur eine von mehreren Ungereimtheiten. Wasserdampf spielt eine Rolle; der Außendruck wird nur vermutet ... das alles schreit doch nach einer groben Näherung.

Nebenbei: Ist dieser Unfug mit vorgegebenen Lösungen eigentlich üblich? Macht jeden Spaß an Physik kaputt.

camu · Anmeldungsdatum: 27.06.2009 Beiträge: 28

Ja die Ergebnisse sind auch alle grob, wird auch so gesagt das wir nur Näherungsweise rechnen und nicht mit Kommastellen ankommen sollen.

Vielen Dank für deine Hilfe

Ja das ist bei uns üblich, dass auf den ganzen Übungszetteln die Ergebnisse stehen. Finde ich eigentlich auch ganz gut, da wir es nie schaffen alle Aufgaben durchzurechnen und so hat man daheim eine Möglichkeit zur Kontrolle.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583