Exercise:
Chipspackungen werden in der Fabrik bei thkO zu netO ihres maximalen Volumens mit Chips aber vorallem mit nO Luft gefüllt. Wie lange darf eine Chipspackung höchstens in der Sonne liegen? Nimm an dass die Sonne im Durchschnitt Wärme mit einer Leistung von PO der Packung hinzufügt und die Packung reisst sobald das maximale Volumen erreicht ist. newline a Welche Bestandteile befinden sich innerhalb der Systemgrenzen und definieren ein sinnvolles thermodynamisches System für die gegebene Fragestellung? . P newline oneparcheckboxes choice Sonne choice Fabrik CorrectChoice Luft innerhalb der Chipspackung choice Luft ausserhalb der Chipspackung choice Chips choice Alufolie der Chipspackung oneparcheckboxes b Welchen Prozess durchläuft das System? . P newline oneparcheckboxes choice isotherme Expansion CorrectChoice isobare Expansion choice adiabatische Expansion choice isochore Expansion oneparcheckboxes c Bestimme einen sinnvollen Anfangs- und Endzustand. Berechne die Verhältnisse der Zustandsgrössen von Druck Temperatur und Volumen. P newline d Berechne die maximale Zeitdauer. P

Solution:
pranswerstrue a Welche Bestandteile befinden sich innerhalb der Systemgrenzen und definieren ein sinnvolles thermodynamisches System für die gegebene Fragestellung? newline oneparcheckboxes choice Sonne choice Fabrik CorrectChoice Luft innerhalb der Chipspackung choice Luft ausserhalb der Chipspackung choice Chips choice Alufolie der Chipspackung oneparcheckboxes vspace.cm b Welchen Prozess durchläuft das System für die gegebene Fragestellung?newline oneparcheckboxes choice isotherme expansion CorrectChoice isobare expansion choice adiabatische expansion choice isochore expansion oneparcheckboxes vspace.cm newline cnewline Geg T_ thkO Tk eta netO net n nO n GesZeitdauertsis Wir betrachten das thermodynamische System enquoteEingeschlossene Luft in der Verpackung. Dabei gibt es zwei Zustände: itemize item Zustand : V_.V_ Atmosphärruck p und T_ p V_ nRT_ p frac V_ nRT_ fracpV_T_ nR item Zustand : V_ Atmosphärruck p und T_ p V_ nRT_ pV_ fracpV_T_ T_ itemize Das System ändert sich von Zustand nach Zustand durch einen isobaren Prozess p_ p_ da der Druck in der Packung immer Atmosphärruck entspricht. Die Temperatur T_ in der reissen Packung ist gemäss obiger Gleichungen aufgelöst nach T_: T_ fracT_ dnewline was einer Temperaturdifferenz von Delta T T_ - T_ fracT_ und einer inneren Energie von Delta U fracnRDelta T entspricht welche durch W -pDelta V -nRDelta T Arbeit am System der eingeschlossenen Luft hinzugefügt wird. Die absorbierte Wärmeenergie ist also Q Delta U - W fracnRDelta T Q Pt fracnR fracT_ was aufgelöst nach t t frac fracnRT_P t approx tS tmP entspricht. t frac fracnRT_P tS tmP