Übung 18.06.09

Aufgabe 16: Ideales Gas schriftlich (3 Punkte)
Autoreifen ändern ihren Innendruck, wenn sich die Temperatur ändert. Zahlenbeispiel: Sie
pumpen ihre Reifen bei T0 = 0° C auf p=3.5 atü auf und fahren dann auf die Autobahn.
Durch Reibung erwärmt sich der Reifen auf T1 = 40°C . Welcher Druck herrscht dann
im Inneren? (Geben Sie das Ergebnis bitte in Pa und atu an.) Benutzen Sie die folgende
Näherungen:
- Behandeln Sie die Luft als ideales Gas.
- Vernachlässigen Sie die Wärmedehnung der Reifen.
- Machen Sie sich klar was ein atü ist. In der Physik entspricht ein Änderung des
Druckes um eine Atmosphäre einer Änderung um 1013,25 hPa.

Lösung:
1atü = 1x atmosphärenischer Druck entspricht ungefär einem Bar.

Aufgabe 17: Ideales Gas
Wie viel Volumen hat jedes einzelne Teilchen eines idealen Gases zur Verfügung
1. unter sog. Normalbedingungen (Druck p0 = 101325 Pa, Temperatur T0 = 0°C)?
2. bei einem technischen Vakuum von p = 10^-5 Pa, Temperatur T0 = 0°C)?
3. bei einem extremen Vakuum von p = 10^-15 Pa (z.B. im Weltraum), Temperatur
T0 = 0°C)?

Lösung:

Verstandnisaufgabe 22: Ideales Gas schriftlich (1 Punkt)
Welche(s) der unten stehenden Diagramme geben (gibt) das Verhalten von idealen Gasen
qualitativ richtig wieder? Hierin sind p der Druck, V das Volumen und T die Temperatur.
Die Achsen sind linear geteilt. In allen Fällen bleibt die Molmenge konstant.

(a) nur 1 ist richtig
(b) 1 und 3 sind richtig
(c) 1,3 und 4 sind richtig
(d) nur 2 ist richtig
(e) 2 und 4 sind richtig

Lösung:

1,3 und 4 sind richtig Antwort c

Verständnisaufgabe 23: Phasenübergange
Bei zeitlich konstanter Wärmezufuhr (zugeführte Wärmemenge proportional zur Zeit) zu
einem Körper findet man den unten stehenden Temperatur-Zeit-Verlauf. Dieser lässt folgende
Schlüsse zu:
1. Bei der Temperatur T0 findet eine Änderung des Aggregatzustandes statt.
2. Die Wärmekapazitat des Körpers ist im Bereich I kleiner als im Bereich III.
3. Im Bereich II sind zwei Phasen des Körpers koexistent.

(A) nur 1 ist richtig
(B) nur 1,2 und 3 sind richtig
(C) nur 1 und 3 sind richtig
(D) alle sind falsch
(E) nur 2 und 3 sind richtig

Verständnisaufgabe 24: Stephan-Boltzmann-Gesetz
Auf Höhe der Erdbahn verteilt sich die Strahlungsleistung der Sonne gleichmäßig auf
eine Kugeloberfläche. Die Leistung der auf die Erde einfallenden Strahlung beträgt pro
Quadratmeter, S = P/A = 1, 4 kW/m2, die sogenannte Solarkonstante. Wie warm wird
ein perfekt schwarzes, sehr dünnes, scheibenformiges Schnitzel (A = 10 cm2) außerhalb
der Erdatmosphäre Tipp das Schnitzel strahlt in beide Richtungen ab.
(A) T=100 K, (B) T=333 K , (C) T=200 K, (D) T=1000 K, (E) T=1500 K

Lösung: