Wärmelehre Prüfungsaufgaben Günther Kurz - gilligan-online

Wärmelehre – Prüfungsaufgabe 20
Ein mit einem unbekannten, zweiatomigen Gas gefülltes Glasgefäß ist mit einem
offenen U-Rohr-Manometer verbunden, das mit einer Flüssigkeit der Dichte
−3
ρ = 1,
60 gcm
gefüllt ist (vgl. Skizze).
Der Innendurchmesser der Röhrchen ist D = 1,
00 cm . Anfangs stehen die beiden
Flüssigkeitsspiegel auf gleicher Höhe ( x = 0 cm ); dabei hat das Gas insgesamt das
3
Volumen V = 0,
500 dm . Der äußere Luftdruck ist p 980 hPa .
1
Die Temperatur der gesamten Anordnung ist anfangs ϑ 20,
0 C .
(a) Berechnen Sie die Stoffmenge n und die Anzahl N der Moleküle des Gases im
Gefäß.
Mit Hilfe eines kurzen Stromstoßes durch eine Heizwicklung im Gefäß (vgl. Skizze)
wird dem Gas Wärme zugeführt. Die Flüssigkeitsspiegel im Manometer verschieben
sich in den beiden Schenkeln jeweils um x = 15,
0 cm und bleiben dort einige Zeit
stehen.
(b) Berechnen Sie die den Druck pE , das Volumen E und die Temperatur des
Gases nach dem Stromstoß.
V E ϑ
(c) Skizzieren Sie diesen Prozess in einem p, V -Diagramm; tragen Sie qualitativ den
Anfangszustand A( A, A ) und den Endzustand ein und verbinden
Sie diese beiden Zustände vereinfachend linear durch eine Gerade.
V p ) , ( E E E V p
(d) Wie groß ist die umgesetzte Arbeit WAE
bei diesem Prozess?
Wurde sie dem Gas zugeführt oder vom Gas abgegeben?
In der Heizwicklung wurde durch den Stromstoß die JOULEsche Wärme
erzeugt.
L =
A =
o
Q = 12
(e) Berechnen Sie die vom Gas aufgenommene Wärme Qzu
und die während der
Ausdehnung über die Gefäßwände nach außen abgegebenen Wärmeverluste
.
Verlust
Qab
Wärmelehre - 1 -
Prüfungsaufgabe 20
x
pL
Gas
J