Masse von Gas bei Komprimierung?
An die Physiker hier: ist die vorgeschlagene Antwort richtig? Ich denke nicht
7 Antworten
Das lässt sich nicht sagen, da nicht klar ist, was "gleich viel" bedeutet.
Wenn man sich auf Volumen bezieht, so ist der Behälter mit mehr Druck schwerer. Wenn man sich auf die Masse bezieht, so sind beide Behälter gleich schwer. Wenn man sich auf die Teilchenanzahl bezieht, so dürfte die innere Energie des Behälters unzter Druck größer sein, was zu (vernachlässigbar wenig) mehr Masse führt.
Das Bild ist auf den ersten Blick etwas irreführend, weil man normalerweise annehmen würde, bei annähernd gleichem Volumen wäre bei höherem Druck auch mehr Helium enthalten (das ist auch so). Der Aufgabentext sagt aber genau das Gegenteil (und daher darf man dann auch annehmen, dass es nur so aussieht, als seien die Gasvolumina links und rechts gleich groß)
--- oder ---
Zudem ist nichts über die Temperatur der Gase ausgesagt. Wenn die linke Seite nur Gas entsprechend hoher Temperatur enthält, dann kann sich -- bei gleichem Volumen und gleicher Heliummasse -- ebenfalls ein Druckverhältnis von 5:1 ergeben.
Daher ist c) korrekt.
Anmerkung: Eine Balkenwaage kann Massen vergleichen, aber keine Drücke.
Ich stimme Deiner Antwort vollkommen zu und habe auch nicht ausgerechnet, wie heiß das Helium sein müsste. Das hätte man alles mit einem 5-fach kleineren Würfel links leichter haben können.
Ansonsten wollte ich noch schreiben, dass man einen Ingenieur fragen müsste, wie er es geschafft hat, ungleiche Volumina gleich groß erscheinen zu lassen
Allerdings ist ein kleinerer Würfel sicher deutlich leichter...auch wenn das Gas den 5-fachen Druck hat!
Ist halt wiedersinnig. Gleiche Gehälter implizieren gleiches Volumen!
Der F mag wissen, was hier eigentlich gefragt ist.
So wie ich das sehe: Wir haben zwei gleich große Behälter, die dieselbe Masse Helium bei unterschiedlichem Druck enthalten. Das klingt ziemlich unmöglich, weil das Helium bei verschiedenem Druck (und, wie ich annehme, gleicher Temperatur) ja unterschiedlich viel Platz braucht. Natürlich könnte man sich eine schlaue Konstruktion einfallen lassen, die es dem Behälter möglich machen, dieselbe Menge Helium bei verschiedenem Druck aufzunehmen (man würde dafür irgendwelche Scheidewände und schließbare Verbindungen brauchen), aber wieso muß ich die Aufgabenstellung erraten?
- Wenn die Behälter konstruktionsgleich sind (und damit gleich schwer) und wenn sie es irgendwie ermöglichen, dieselbe Menge Helium wahlweise bei hohem oder bei niedrigem Druck einzuschließen, dann sind sie in sehr guter Näherung gleich schwer.
- Wenn der eine Behälter größer als der andere ist, aber beide leer dieselbe Masse haben, dann sind sie auch nach dem Befüllen mit Helium gleich schwer. Aber der größere erfährt einen höheren Auftrieb, daher wirkt er auch der Waage leichter.
Die Aufgabe ist dumm, weil ungenau, widersprüchlich und so nur schwer möglich!
Es wird 'gleich viel' geschrieben, aber nicht gesagt, worauf sich das bezieht.
Gezeigt werden zwei gleiche Behälter, die auch gleich 'schwer' sein sollen! In dem Fall hieße es aber auch das gleiche Gasvolumen, bei unterschiedlichen Drücken, wodurch der Behälter mit 5 bar auch mehr Masse, oder Teilchen enthalten würde!
Damit die Aufgabe tatsächlich 'geich schwer' als richtige Lösung hat, müsste man Behälter verwenden, bei denen man das Innenvolumen verstellen kann.
ja, im Grunde ist die Aufgabenstellung keine "gute Frage" - sie lässt mangels Info alle drei Antworten zu.
Ich vermute, dass "gleich viel" bedeutet: gleiches Volumen bei gleichem Druck, oder auch gleiche Anzahl an Molekülen.
Ich setze voraus, dass das Experiment unter athmosphärischen Bedingungen stattfindet, also in Luft.
Durch die Kompression ändert sich nichts an der Masse. Andererseits müßte, im Gegensatz zur Zeichnung, der Behälter mit dem hohen Druck ja viel kleiner sein. Durch das größere Volumen hat dann aber der größere Behälter einen stärkeren Auftrieb (geringere Dichte!), weshalb der Behälter mit 1bar nach oben gehen müsste.
Im Vacuum würde die Waage selbstredend im Gleichgewicht bleiben.
Ein interessanter Lösungsansatz...Beim 5 bar Behälter wurde das Gas so stark erhitzt, dass ein Druck von 5 bar entsteht.
Allerdings steht das ja auch nicht da UND wenn man bei 20 °C startet muss man auf fast 1200 °C erhitzen!