2 Korrekturaufgabe Physik (Eckert)

Grüßt euch,

ich muss in Physik die 2te Korrekturaufgabe abgeben und jetzt wollte ich euch mal fragen, ob meine Rechnungen richtig sind:

1. Gasgesetze

Gegeben ist ein Gas (Stickstoff), das in zwei verbundene Behältern eingeschlossen ist. --> (siehe Anhang: Gasgesetze)

b.) Berechnen Sie den absoluten Luftdruck, der durch die Masse von 500kg in dem eingeschlossenen Gas erzeugt wird (Der Kolben ist in Ruhe)

c.) Welche Masse hat das eingeschlossene Gas (bei 20°C)

d.) Welche zusätzliche Masse wäre nötig, um den Kolben auf 20 cm zu drücken?

Lösung:
1.b) V1=V2 ---> A1*s1=V2
A1=V2/s1 --> A1=0,03 m3 / 0,6 m =0,05 m2

ph=F/A1 --> ph=m*g/A1 --> ph = 500*9,81 / 0,05 = 98100 N/m2 = 0,981bar
p=ph+pamb = 0,981 + 1 = 1,981 bar

c.) fehlt, komm ich nicht drauf!

d.) s1=20cm ; --> A1=V2/s1 --> A1 = 0,03 / 0,2 = 0,15 m2
ph=m*g/A1 --> m=ph*A1 / g --> m=98100*0,15 / 9,81 = 1500kg
--> also noch 1t auf m1(500kg) dazutun, dann wird s1=20cm!


2.) Wärmelehre
Ein geothermisches Kraftwerk nutzt die Erdwärme, um Energie zu gewinnen. Das aus der Tiefe heraufgepumpte heiße Wasser gibt die Wärmeenergie über einen Wärmetauscher ab, welche dann genutzt werden kann. (siehe Anhang: Wärmelehre!)
Das Ansaugrohr mit dem heißem Wasser (c(wasser)=4,19kJ/(kg*K) aus der Erde geholt wird, hat einen Durchmesser von 12cm. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt 1,5 m/s. Das heiße Wasser hat eine temperatur von 67°C. Das nach dem Wärmetauscher wieder zurückfliessende Wasser ist nur noch 32°C warm.

a.) Berechnen Sie die Leistung (kW) der Energieausbeute dieser Anlage bei einem Gesamtwirkungsgrad von 20%.
b.) Welche Menge Heizöl (Heizwert: 40MJ/kg) müsste man (bei einem Wirkungsgrad von 40%) pro Stunde verheizen, um dieselbe Lesitung zu erhalten?

Lösung: ist hier t=1s oder t=3600s (1h) ??

2.a) Q=m*c*deltaT
Q=rho*V*c*deltaT
Q=rho*A*s*c*deltaT
Q=rho*A*v*t*c**deltaTheta
Q=1(kg/dm3)*(1,44dm2*Pi / 4)*15(dm/s)*1(s)*4,19(kJ/kg*K)*35K
Q=2487,9kJ=2487,9kWs
bei 20% --> Q=497,6kWs
in 1 Stunde: Q=1.791.360kWh

b.) Q=m*H --> m= Q/H
--> bei 40%: Q=995,16 kJ
--> m=0,99516(MJ)/40(MJ/kg) = 0,0248kg


3.) Wärmelehre
Eine CPU (z.B. Pentium IV) wird mit 1,5 V und ca.60A betrieben. Die dabei entstehende Wärme muss aus der CPU mittels eines Kühlkörpers. Wie man errechnen kann muss eine Wärmeleistung von 90 W abgeführt werden. Der Wärmeübergangskoeffizient beträgt in einem durch einen Ventilator erzeugten Luftstrom 190 W/m2*K. Die Temperatur der einströmenden Lust ist 15°C.

a.) Berechnen Sie die temperatur, die der Kühlkörper (Oberfläche=60cm2) erreicht.

b.) Während einer Stunde strömen etwa 20m3 Luft (c(luft)=0,9kJ/kg*K; rho(luft)=1,3kg/m3) an dem Kühlkörper vorbei. berechnen Sie um wie viel K sich die Luft dabei erwärmt.

Lösung:
a)
Q=k*A*deltaTheta
Q=k*A*(Thetax - Theta1) [Theta1=15°C]
Thetax=Q/k*A + Theta1
Thetax=90(W) / 190(W/m2*K)*0,006(m2) + 15°C
Thetax=93,9°C
b)
Q=rho*V*c*deltaTheta
deltaTheta = Q / rho*V*c
deltaTheta = P*t / rhp*V*c
deltaTheta = 90(W)*3600(s) / 1,3(kg/m3)*20(m3)*0,9(kJ/kg*K)
deltaTheta=13,8K


4. Schwingungen
Eine harmonische Schwingung der Spannung in einem elektromagnetischen Schwingkreis hat eine Schwingungsdauer von 40ms.

a.) Nach 2,5ms beträgt der Spannungswert 5V. Berechnen Sie die Schwingungsamplitude der Schwingung.

b.) Nach welcher Zeit (in ms) hat der Spannungswert zum ersten Mal einen Wert von 8V erreicht?

c.) In einem Schwingkreis bewirkt der ohmsche Widerstand eine Dämpfung der harmonischen Schwingung. Nach der ersten Schwingungsanregung entsteht also eine exponentielle gedämpfte harmonische Schwingung. Gesetzt den Fall, eine (cos-)Schwingung hat einen Frequenz von 0,8kHz und ist nach 400Schwingungsperioden auf 40% der Amplitude (bei t=0) abgesunken. Welchen Dämpfungsfaktor k hat diese gedämpfte Schwingung?

Lösung:

a.) keine richtigen Ansatz gefunden :-(

b.) 2,5s -> 5V also 4s -> 8V richtig?

c.) gar kein Ansatz :-(



Wäre echt dankbar, wenn ihr mir a bisl helfen würdet!!!
 

Anhänge

AW: 2 Korrekturaufgabe Physik (Eckert)

Hat keiner andere Lösungsvorschläge od. Verbesserungen? :-(

Oder ist das viel zu viel Text?
 
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