Aufgabe 1
Welche Systeme liegen (näherungsweise) vor? a) Wasser in einem
geschlossenen Dewargefäß; b) Konzentrierte Salzsäure in
einem Becherglas; c) Pufferlösung in einem geschlossenem Meßkolben;
d) Kaffee in einer Kaffeetasse; e) Tee in verschlossener Thermoskanne;
f) Dosenmilch in ungeöffneter Dose; g) Glühbirne.
Aufgabe 2
In einem 4L großen Gefäß verdampfen 88 g CO2
bei einer Temperatur von 20°C. Wieviel Arbeit wird geleistet, wenn
sich das (als ideales Gas angesehen) System
a) isotherm und irreversibel gegen einen äußeren Druck von
105 Pa,
b) isotherm und reversibel auf 105 Pa ausdehnt?
Aufgabe 3
a) Ein mol Fluorkohlenwasserstoff wird reversibel und adiabatisch auf
das halbe Volumen komprimiert, wodurch sich die Temperatur von 22°C
auf 50°C erhöht.
Berechnen Sie den Wert der spezifischen Wärme CV,m
(ideales Verhalten des Gases vorausgesetzt). Warum ist der Wert höher
als 3/2 R?
b) Wie groß sind w, q, ΔU und ΔT?
c) Der Fluorkohlenwasserstoff soll nun reversibel und isotherm auf
das halbe Volumen bei 22°C komprimiert werden. Wie groß sind
nun w, q, ΔU und ΔT?
Aufgabe 4
Bilden Sie das zweite totale Differential von U und leiten Sie daraus
die Beziehung zwischen (∂CV/
∂V)T
und πT
her. Zeigen Sie mit dessen
Hilfe, dass CV für ein ideales Gas bei konstanter Temperatur
unabhängig vom Volumen V ist.
Aufgabe 5
0,5 mol eines einatomigen idealen Gases durchlaufe den in der folgenden
Abbildung dargestellten Kreisprozeß in einem Hubkolben. Die Zustandsänderung
1-2 ist isochor (bei konstantem Volumen), die Zustandsänderung 2-3
ist isotherm und reversibel und die Zustandsänderung 3-1 verläuft
gegen einen konstanten Druck.
a) Bestimmen Sie die Temperaturen des Systems in den Zuständen
1, 2 und 3.
b) Berechnen Sie w, die Arbeit, für jeden Schritt und für
den gesamten Kreisprozeß.
c) Wie groß ist die Leistung eines Motors bei 4000 Umdrehungen/Minute,
der nach dem oben beschriebenen Prozeß funktioniert.