Frage zu Thermodynamik?
Hallo zusammen!
Und zwar muss ich eine Aufgabe zu Thermodynamik lösen und habe keine Ahnung wie das geht.Die Aufgabe lautet wie folgt:
In einer Sauerstoffflasche mit dem Fassungsvermögen V1= 23.3 l befindet sich Sauerstoff mit einer Temperatur T1= 20 °C und einem Druck p1= 195 bar. Durch Sonneneinstrahlung erwärmt sich der Sauerstoff auf T2= 60 °C. Wie viel Sauerstoff stehen zur Verfügung, wenn sich dieser auf Atmosphärendruck entspannt?
Danke schonmal im voraus.
4 Antworten
Ehrlich gesagt, verstehe ich die Aufgabenstellung nicht. Zunächst einmal ist es klar, daß in der Flasche (ϑ₁=20°C, p₁=195 bar, V₁=23.3 l) eine gewisse Menge Sauerstoff drin ist, nämlich n=p₁V₁ / (RT₁) =186 mol. Das ändert sich ja nicht, auch wenn sich die Flasche auf ϑ₂=60°C erwärmt (isochor, also V₂=V₁). Stattdessen steigt der Druck auf p₂=p₁=T₂/T₁=221 bar.
Aber egal wie hoch der Druck in der Flasche ist, es sind immer noch 186 mol, und daher daher kriegt man beim Entspannen (auf ϑ₁=20°C und p₀=1 bar) in jedem Fall dasselbe Endvolumen, nämlich V₀=V₁ · p₁/p₀. Dabei nehme ich an, daß das Entspannen nicht nur auf Umgebungdruck sondern auch auf Umgebungstemperatur stattfindet, also thermostatisiert ist (zunächst kühlt sich das Gas durch die Ausdehnung ab, und wir warten mit der Volumsmessung, bis sich wieder Umgebungstemperatur eingestellt hat).
Also soll die Ausdehnung adiabatisch erfolgen? Das verkompliziert die Rechnung, und müßte wohl in der Angabe spezifiziert sein.
Stimmt, etwas wirds komplizierter, hält sich aber trotzdem in Grenzen, siehe meine Rechnung oben.
> Wie viel Sauerstoff
Wenn nicht explizit das Volumen gefragt ist, würde ich die Antwort in Mol oder Gramm geben. Dann ist es egal, bei welcher Temperatur der ausgeströmte Sauerstoff betrachtet wird.
Der Trick steckt in der Formulierung "stehen zur Verfügung" - bei in Druckflaschen abgefüllten Gasen steht nur das zur Verfügung, was ausströmt. Ein Rest bleibt immer in der Flasche.
Also: Berechne die Stoffmenge, die drin ist. Ziehe davon die ab, die drin bleibt. Die Differenz steht zur Verfügung.
Die erste Regel der Thermodynamik ist MAN REDET NICHT ÜBER DIE THERMODYNAMIK :D
Ein Auszählreim für Thermodynamikerkinder:
Entropie, Entropie, Entropie verstehst du nie.
Viele herzliche Grüße,
arhimedes
zunächst kühlt sich das Gas durch die Ausdehnung ab..
genau, und deshalb kommt zunächst auch viel weniger Volumen aus der Flasche raus. Die anschließende isobare Erwärmung wäre dann ein zusätzlicher Prozess, nach dem aber nicht gefragt wurde.