Volumenänderungsarbeit & Energieerhaltung

Einbesorgterstudent · Anmeldungsdatum: 12.06.2015 Beiträge: 21

Hallo zusammen,

Ich befasse mich derzeit mit der Thermodynamik und stehe noch recht am Anfang. Bei einer Aufgabe ist mir bewusst geworden, dass mir bei den Thema Energieerhaltung noch ein paar Dinge zum Verständnis fehlen.

Hier erstmal die Aufgabe:
Aus einem Industrieofen treten stündlich

Abgas

mit einer Temperatur von

aus. Zur Absenkung der Temperatur werden stündlich

Luft von

bei konstantem Druck beigemischt. Während dieses Mischvorgangs wird ein Wärmestrom von

an die Umgebung abgegeben.
Wie hoch ist die Temperatur nach der Mischung?

Mein Ansatz:
Ich kenne Masse Temperatur und die spezifische Wärmekapazität beider Gase und kann somit die Mischungstemperatur bestimmen.

Diese Temperatur Wäre doch jetzt für ein geschlossenes System auch die Lösung....oder ?
Der Wärmestrom gibt ja 5,5kW Wärmeenergie an die Umgebung ab. Also habe ich ja ein offenes System...oder ?! Da das ganze über einen definierten Zeitraum von einer Stunde passiert kann ich ja die "Wärmearbeit"(Gibt es überhaupt Wärmearbeit?) berechnen.

Stimmt es wenn ich jetzt sage das 19,8 MJ "Wärmearbeit" und somit eine bestimmte Wärme verloren geht ?
Dann habe ich noch versucht die Volumenänderungsarbeit zu bestimmen. Ich bin von der spezifischen Gaskonstante für Luft ausgegangen

und einer Gesamtmasse von

. Als Temperaturdifferenz habe ich die Temperatur des Abgases von der Mischungstemperatur subtrahiert, was aber eigentlich garkeinen Sinn ergibt ... oder ?!?!

Ab hier stehe ich komplett auf dem Schlauch,wenn nicht sogar schon lange vorher. Ich vermute mal das ich über die Energieerhaltung auf die Lösung komme.
Insbesondere die Rahmenbedingungen des Systems (offen-geschlossen , adiabat-nicht adiabat , etc.) sind mir nicht ganz klar.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5866

Du kannst natürlich zuerst die Temperatur nach dem Mischen vor einer Wärmeabführung berechnen, aber das ist nur ein Umweg (die oben berechnete Temperatur ist auch einiges zu hoch).

Da die Massenströme und spezifischen Wärmen bekannt sind, ergibt sich der abgeführte Wärmestrom direkt aus den gegebenen Grössen:

Das kann man nach T auflösen.

Anstatt die Wärme- und Massenströme zu betrachten, könnte man auch mit der abgeführten Wärme und den Massen für das Zeitintervall einer Stunde rechnen.

Die (von aussen zugeführte) Volumenarbeit muss hier gar nicht berechnet werden - sie kann es auch nicht, denn dazu müsste die spezifische Wärme

des Abgases oder die molare Masse des Abgases bekannt sein.