Thermodynamik Seminar Blatt 5 Wintersemester 2015/16 Prof. T

Thermodynamik Seminar
Blatt 5
Wintersemester 2015/16
Prof. T. Calarco
Aufgabe 1: (Verschieben einer Trennwand) Ein nach außen wärmeisolierter Gasbehälter ist durch
eine verschiebbare Trennwand in zwei, voneinander nicht wärmeisolierte Teilvolumina A und B unterteilt, die beide mit einem idealen Gas befüllt sind.
Zu Beginn sei die Trennwand fixiert und die beiden Teilvolumina befinden sich im thermischen, nicht
jedoch im mechanischen Gleichgewicht. (Die Temperaturen sind also gleich, die Drücke hingegen
nicht.)
Nun wird die Fixierung gelöst und die Trennwand kann sich reibungslos bewegen.
a) Berechne die Temperaturen und Drücke nach dem Ausgleich in Abhängigkeit der Temperaturen und
Drücke zu Beginn.
b) Bestimme die Änderungen der inneren Energie beider Teilsysteme und die Änderung der Inneren
Energie des gesamten Systems.
(6 Punkte)
Aufgabe 2: (Entropie I) Berechne die Änderung der Entropie des Universums, die durch folgende
Prozesse verursacht wird:
a) Ein Kupferblock mit Masse 600 g und Cp = 150 J/K, der eine Temperatur von 100◦ C hat, wird in
einen See mit Temperatur 8◦ C gelegt.
b) Der gleiche Block, jetzt mit Temperatur 8◦ C, wird aus einer Höhe von 100 m in den See geworfen.
c) Zwei solche Blöcke, einer bei 100, der andere bei 0◦ C, werden in Kontakt gebracht.
(9 Punkte)
Aufgabe 3: (Entropie II) Ein Kupferstab hat die Länge 1 m und den Durchmesser 0.01 m. Ein Ende des
Stabes hat die Temperatur 100◦ C, das andere 0◦ C. Der Stab ist auf der gesamten Länge perfekt isoliert
und besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 380 W/mK. Berechne die Rate der Wärmeübertragung entlang des Stabes und die Rate der Entropieproduktion aufgrund der Irreversibilität dieses Wärmetransfers.
(6 Punkte)

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