Thermodynamische Kreisprozesse

ak!!53 · Anmeldungsdatum: 12.01.2024 Beiträge: 121

Meine Frage:
Guten Tag,
im folgenden möchte ich besser die Kreisprozesse verstehen, hierbei wurden diese im allgemeinen in der Übung unter dem idealen Gas behandelt.
Ich hatte gedacht, dass dieser Aufgabentyp man auch nach Muster lernen könne.
Am Ende hatte ich beim sogenannten Dieselzyklus nur 6.5/10 Punkte.
Das ist für mich, für "solch" eine Aufgabe etwas zu wenig, ich spreche wohl sehr hoch aus meinem Ego heraus aber ich möchte auch, wenn ich etwas für "relativ einfach" erlernbar halte dies auch sehr gut beherrschen. Auf einer Ebene von 8.5-10/10 Punkte.
Genau abzielen kann man das natürlich nicht, denn jeglicher Kreisprozess kann halt unter bestimmten Fragestellungen andere Lösungen fordern.

Ganz typisch für diesen Aufgabentyp war es die innere Energieänderung, Änderung der Wärme und der Arbeit zu berechnen.
Oftmals wurde dann noch nach dem Wirkungsgrad des Zykluses gefragt.
Es sind auch einige Wochen her seit der Klausur, ca 2-3 meine ich und den letzten Kreisprozess liegt noch etwas weiter zurück.
Da ich nach Schemata "lerne" oder mir eher Muster merke hatte ich mir immer die "Rechnungen" zu den jeweiligen Prozesse gemerkt.

Meine Ideen:
Zu der ersten Aufgabenstellung, ganz allg. betrachtet man nahezu immer ein ideales Gas.

Hier bei ist P der Druck, V das Volumen, N die Teilchenanzahl, R Universelle Gas Konstante und T die Temperatur.
Aus dem idealen Gas folgt, dass 3 Eigenschaften bestehen:
1. Ideale Gase üben keine Anziehungs oder Stoßkräfte aus nur elastische Stöße mit der Wand.
2. Sie selbst belegen kein eigenes Volumen
3. Deren Energie ist nur in 3 Freiheitsgraden zu beachten, die translatorischen. Rotation und Vibration bleiben außer acht.
Kleine Anmerkung, das Van der Waals Gas ist eine korrektur des idealen Gases um es näher an reale Gase zu bringen.

Um nun zu verstehen was in der kommenden Aufgabe von einem verlangt wird, betrachtet man das erste Thermodynamische Gesetz.

Hier würde zum Beispiel schon meine erste Frage auftreten, ich hatte manchmal diese Gleichung auch mit einem

gesehen.
Hierfür kann es ja nicht immer gelten usw, daher frage ich zb sowas wie, wann weiß ich wann das Gesetz ist wie es oben steht, und ab wann wird die Änderung der Arbeit abgezogen ? Ich denke, es kann einen Zusammenhang zwischen Expansion und Kompression die Lösung liefern. Aber lässt sich das dann auch immer genau so anwenden ?

Ich hoffe langsam versteht man mein Problem, ich kann mir super merken, dass zb bei einem Isothermen Prozess die Änderung der Arbeit gleich der Änderung der Wärme ist, denn aus dem Isothermen Prozess geht hervor, dass die Änderung der Temperatur konstant ist bzw nicht stattfindet. Damit ist Delta T = 0, somit ist die innere Energie dU = 0 und aus dem ersten Hauptsatz folgt dann

Die Arbeit würde sich über ein Integral über das ideale Gas mit

bestimmen.

Die Lösung davon wäre der Logarithmus vom Endvolumen - Anfangsvolumen.
Hier könnte ich wieder Fragen aufwerfen wie, ist folgende Formel nicht die eigentlich richtige ?

Für den letzten Teil der der Aufgabe spielt es keine Rolle, da der Wirkungsgrad über den Betrag der Arbeit über die Wärmeaufnahme (wenn ich mich richtig errinere) gerechnet wird ?

Ich würde im folgenden versuchen hier ein paar Kreisprozesse durch zu rechnen und dabei halt hoffen mein Verständnis zu bessern durch korrekturen der anderen.

Ich finde mir bringt es viel mehr am Ende zu verstehen welcher Prozess vor einem ist und was dies zb für das ideale Gas bedeutet oder dem ersten Gesetz der Thermodynamik.

Vielen Dank und viele Grüße.

P.s.: Es kann dauern bis ich die ersten Prozesse veröffentliche, vielleicht sogar spätestens am kommenden Montag. Vielleicht auch heute Nachts noch.

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 869

Du schreibst hier über eine Aufgabe, gibst diese aber nicht an.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

ak!!53 · Anmeldungsdatum: 12.01.2024 Beiträge: 121

Hallo an alle, im folgenden will ich eine Aufgabe zum Carnot Prozess diskutieren, hierbei habe ich auch Fragen an meine Notizen geschrieben.
Entschuldigt meine Lausigkeit am Samstag Abend, ich habe 2 "nahezu" identische Prozesse ausgelassen, viel ändert sich nicht in meinen Augen außer die Variablen und das Vorzeichen in der Rechnung für die Arbeit.

Vielleicht kann mir jemand eher sagen woran ich erkenne ob ich, in welchem Fall auch immer, es mit

, i steht für in, vermutlich innen zu tun habe?
Ich könnte durch die Übungsaufgaben gehen und schauen wo welche richtig gemacht worden sind und anhand dessen mir vielleicht die Lösung erschließen.
Alternativ würde ich mir denken, dass wenn ich es mit einem Änderung der Wärme zu tun habe, diese am Ende im Betrag positiv ist und im Kreisprozess zu der Expansion und daraus dann folgt, dass die Änderung der Wärme nach außen/innen geht weil xyz.
Ich hoffe man versteht meine Frage hier.
Ich würde am Montag wieder den nächsten Kreisprozess hochladen,
dieses mal einen anderen zb. Sargent Zyklus oder einen anderen halt.
Ich möchte durchs üben meine fehler korrigieren und verständnis bessern, wird man als Fragen oder Anmerkungen neben den Rechnungen erkennen.
Es wird von mir auch eine Formelsammlung erwähnt, diese habe ich hier gefunden. Die werd ich ebenfalls als hochladen. danke an den Beitrag aus 2018.

MfG

ak!!53_2 · Gast

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

ak!!53 · Anmeldungsdatum: 12.01.2024 Beiträge: 121

Ich hatte heute ein wenig weiter gearbeitet an dem Kreisprozess.
Und einen Sargent Zyklus angefangen.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

Zur Frage beim Schritt A nach B (Sargent-Zyklus): Ja, drücke alle Wärmen und Arbeiten durch die Temperaturen aus.

Hilfreich ist hier noch, dass für ideale Gase gilt

(denn Cv=f/2*R und Cp=Cv+R).

ak!!53 · Anmeldungsdatum: 12.01.2024 Beiträge: 121

Guten Tag,
ich habe hier im folgenden einen weiteren Kreisprozess gerechnet zum üben.
Ich hoffe es ist alles lesbar,
einen kleinen Kommentar zu b) und dem Wirkungsgrad.
Ich sah auch eben noch im Kommentar von Myon, dass die Argumente nach der Gleichung

"vereinfacht" werden kann.
Da ich beim tippen des Betrags in kürze schon weg muss, denke ich die Lösung dazu im Idroo eigentlich zu finden. Sind aber nur einige Gedanken währrend des tippens.
Desweiteren habe ich mir angemerkt, dass in der Aufgabe zu Q_in es 2 Terme gibt die positiv sind und damit eine Relevanz spielen für die Bestimmung des Wirkungsgrades.

Ich hätte mal am gleichen Tag die Aufgabe hier posten sollen als ich die gerechnet hatte.
Ich hoffe es verwirrt niemanden. ...

Vg

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

Zum Wirkungsgrad beim Stirling-Prozess: kennzeichnend für einen Stirling-Motor ist, dass versucht wird, die während der isochoren Abkühlung abgegebene Wärme zwischenzuspeichern und während der isochoren Erwärmung wieder zuzuführen, sodass bei den isochoren Prozessen insgesamt keine Wärme verlorengeht (gedanklich vorstellbar durch eine grosse Zahl von Wärmereservoirs mit quasikontinuierlichen Temperaturen). Dies geschieht in einem zweiten, sg. Verdrängerkolben.

Unter diesen Idealbedingungen wird der Wirkungsgrad beim Stirling-Prozess gleich dem Wirkungsgrad von Carnot, eta=1-Tk/Th. Die Rechnung erfolgt auch gleich, relevant sind in beiden Fällen nur die isothermen Schritte:

-Carnot: während den adiabatischen Schritten Arbeit insgesamt=0, kein Wärmeaustausch
-Stirling: während den isochoren Schritten Arbeit=0, im Idealfall insgesamt kein Wärmeaustausch

ak!!53 · Anmeldungsdatum: 12.01.2024 Beiträge: 121

Hier kurz der Wirkungsgrad, den hatte ich vor einigen Tagen erneut versucht zu bestimmen.

ak!!53 · Anmeldungsdatum: 12.01.2024 Beiträge: 121

Im folgenden, werde ich keine weitere Kreisprozesse mehr hier diskutieren. Diese dienten für mich noch zur Übung und vertiefem vom Verständnis.