Lösung zu Aviatik 2012/2

Lösung 1

1. Änderung von Enthalpie und Entropie im System: [math]\displaystyle{ W_{th}=\Delta H=mc\Delta T }[/math] = 419 kJ; [math]\displaystyle{ \Delta S=mc\ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right) }[/math] = 1.40 kJ/K
2. zu pumpende Entropie [math]\displaystyle{ S_{WP}=\frac{W_{th}}{T_{oben}} }[/math] = 1.30 kJ/K; Pumparbeit [math]\displaystyle{ W=\Delta T_{WP}S_{WP} }[/math] = 51.9 kJ
3. zwischen Wärmepumpe und Wasser produzierte Entropie: [math]\displaystyle{ S_{prod}=\Delta S-S_{WP} }[/math] = 98 J/K
4. aufzuwendende Energie ist gleich Energiezunahme im Wasser minus Energie aus der Umgebung: [math]\displaystyle{ S_{Umg}=\Delta S }[/math]; [math]\displaystyle{ W_{Umg}=S\cdot T_{Umg} }[/math]; [math]\displaystyle{ W_{rev}=\Delta H-W_{Umg} }[/math] = 24.2 kJ

<videoflash>_yoCV9W1UZg|649|360</videoflash>

Lösung 2

1. Diesel-Zyklus
2. [math]\displaystyle{ p_2=p_1\left(\frac{V_1}{V_2}\right)^\kappa }[/math] = 66.3 bar; [math]\displaystyle{ T_2=T_1\left(\frac{V_1}{V_2}\right)^{\kappa-1} }[/math] = 994 K;
3. [math]\displaystyle{ T_3=T_2+\Delta T=T_2+\frac{\Delta H}{n\hat c_p} }[/math] = 994 K + 759 K = 1853 K
4. isobar Volumen 3 berechnen [math]\displaystyle{ V_3=V_2\frac{T_3}{T_2} }[/math] = 0.0466 Liter; isentrop Temperatur vier berechnen [math]\displaystyle{ T_4=T_3\left(\frac{V_3}{V_4}\right)^{\kappa-1} }[/math] = 717 K;isentrope Expansion: [math]\displaystyle{ \Delta W=W_{mech}=n\hat c_V\Delta T_{23} }[/math] = -437 J;

<videoflash>Ru4QogH7-4k|649|360</videoflash>

Lösung 3

Gegengewicht: [math]\displaystyle{ F_{SG}-F_{GG}=m_Ga_G }[/math]

Kabine: [math]\displaystyle{ F_{GK}-F_{SK}=m_Ka_K }[/math]

Antriebsrad: [math]\displaystyle{ F_{SK}r-F_{SG}=J\alpha }[/math]

Kinematik: [math]\displaystyle{ a_G=a_K=r\alpha }[/math]

[math]\displaystyle{ a=g\frac{m_K-m_G}{m_G+m_K+\frac{J}{r^2}} }[/math] = 1.51 m/s²

[math]\displaystyle{ F_{SG}=m_G(a+g) }[/math] = 2.26 kN

<videoflash>vBSPiEOwWO8|649|360</videoflash>

Lösung 4

<videoflash>WivYnwH52mk|649|360</videoflash>

Lösung 5

<videoflash>fSxWwfzmMwc|649|360</videoflash>fSxWwfzmMwc

Aufgabe