Übungsaufgaben
2.1
Welche Temperatur
t in °C müssen 1,2 kg Stickstoff (N
2
) haben, die bei einem
absoluten Druck von 15 bar ein Volumen von 0,2 m³ einnehmen sollen? N
2
soll sich wie ein ideales Gas verhalten.
R = 297 J/(kg K).
2.2
Bei
t
1
= 0°C und p
1
= 1,01325 bar ist die Dichte der Luft
ρ
1
= 1,293 kg/m³. Wie
groß ist sie bei
t
2
= 20°C und p
2
= 0,9 bar? Die Luft soll sich wie ein ideales
Gas verhalten!
2.3
Im Luftvorwärmer eines Kraftwerks werden
V
•
N
= 10000 m³ i.N./h Luft erhitzt.
Der Luft tritt mit p
1
= 0,95 bar, t
1
= 45 °C in den Luftvorwärmer ein und wird
isobar bis auf t
2
= 270 °C erwärmt. Für die Luft soll das Stoffmodell des idea-
len Gases gelten mit
R = 0,287 kJ/(kg K)
a) Wie groß ist der Luftmassenstrom in kg/s?
b) Wie groß ist der Luftvolumenstrom nach der Erwärmung in m³/h?
c) Wie groß muss der Durchmesser d
2
der Rohrleitung sein, wenn die Luft
mit einer Geschwindigkeit von c
2
= 5 m/s vom Luftvorwärmer abströmen
soll?
2.4
In einer Stahlflasche von 10 Liter Inhalt befindet sich Sauerstoff (O
2
) von 20°C
und 50 bar. Für einen physikalischen Versuch wird langsam Sauerstoff ent-
nommen, wodurch der Flaschendruck auf 40 bar bei konstanter Temperatur
fällt. Der entnommene Sauerstoff wird über ein Ventil auf 1,04 bar gedrosselt
und durch Beheizung auf 60°C erwärmt.
O
2
sei ein ideales Gas mit
R
O2
= 259,8 J/(kg K).
a) Welche Sauerstoffmasse
∆m wurde entnommen?
b) Welches Volumen nimmt der entnommene Sauerstoff ein?