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Aufgabe:

zwei Zylinder (Kolben) mit A = 10 cm^2 und V1 = 50 cm^3 und V2 = 80 cm^3, beinhalten ein ideales Gas

zu Anfang p1=p2=1 bar und T1=T2=300 K

Wie hoch verschiebt sich der Kolben wenn T2 um 100 K erhöht wird (T1 konstant)

Problem/Ansatz:

Zustandsgleichung des idealen Gases

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wie sind die Zylinder miteinander verbunden? Vielleicht die Aufgabe abfotografieren?

Über einen beweglichen, thermisch isolierender Kolben ohne Reibung, der die beiden Teilvolumina voneinander trennt

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die allgemeine Gasgleichung \(\frac{p \cdot v}{T}= \text{konstant}\) kommt hier zur Anwendung.

Index 1 und 2 gilt für die Kolben, Index A und E für vorher/nachher (Anfang/Ende)

Für Zyl. 1 gilt:

\(\frac{p_{1A} \cdot v_{1A}}{T_{1A}}= \frac{p_{1E} \cdot v_{1E}}{T_{1E}}\) da im Zylinder 1 keine Tempratüränderung stattfindet, erhalten wir

\(\frac{p_{1A} \cdot v_{1A}}{T_{1A}}= \frac{p_{1E} \cdot v_{1E}}{T_{1A}}\) oder auch \(p_{1A} \cdot v_{1A}= p_{1E} \cdot v_{1E}\)

Für Zyl. 2 gilt:

\(\frac{p_{2A} \cdot v_{2A}}{T_{2A}}= \frac{p_{2E} \cdot v_{2E}}{T_{2E}}\)

Nach der Temperaturerhöhung befindet sich der Kolben in Ruhestellung, das bedeutet: auf beiden Seiten ist der Druck gleich, also p1E=p2E. Ebenso ist T2E=T2A+100 K gegeben.

In der letzten Formel sind nur p2E und V2E unbekannt.

\(p_{2E}=p_{2E}=\frac{p_{1A} \cdot V_{1A}}{V_{1E}}\)  (aus Zeile 5)

und

V2E = 130 cm3 - V1E

das entsprechend eingesetzt ergibt eine Formel, in der nur V1E unbekannt ist. Wenn du V1E errechnet hast, ergeben sich die anderen Größen.

Der Kolben verschiebt sich um 8,51 mm.

Bitte nachrechnen und bei Fragen melden.


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Aber V1E ist doch auch unbekannt oder?

Oder wie würde die Endformel für V2E aussehen?

wenn ich das richtig verstehe, teilen sich doch die beiden Zylinder das Volumen. Zusammen sind es 130 cm3. Damit muss Zylinder 1 das an Volumen "abgeben" was Zylinder 2 "bekommt".

Übrigens ist mir ein kleiner Fehler unterlaufen, es muss heißen:

\(p_{2E}=p_{1E}=\frac{p_{1A} \cdot V_{1A}}{V_{1E}}\)

Welche Formel steht also am Ende für V2,E da?

Bzw. Wo setze ich welche Formel ein?

\(\frac{p_{2A} \cdot v_{2A}}{T_{2A}}= \frac{p_{2E} \cdot v_{2E}}{T_{2E}}\)

jetzt ersetzen wir V2E durch 130 cm³-V1E

\(\frac{p_{2A} \cdot v_{2A}}{T_{2A}}= \frac{p_{2E} \cdot (130 cm^3- v_{1E})}{T_{2E}}\)

als nächstes wird p2E durch \(\frac{p_{1A} \cdot V_{1A}}{V_{1E}}\) ersetzt

\(\frac{p_{2A} \cdot v_{2A}}{T_{2A}}= \frac{\frac{p_{1A} \cdot V_{1A}}{V_{1E}}\cdot (130 cm^3- v_{1E})}{T_{2E}}\)

anders geschrieben:

\(\frac{p_{2A} \cdot v_{2A}}{T_{2A}}= \frac{p_{1A} \cdot V_{1A}\cdot (130 cm^3- v_{1E})}{V_{1E} \cdot T_{2E}}\)

das nach V1E auf lösen!

Danke für die Umstände!

Hab es nachgerechnet passt!

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