Allgemeine Chemie
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Allgemeine Chemie Fragen zur Chemie, die ihr nicht in eines der Fachforen einordnen könnt, gehören hierher.

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Alt 17.11.2014, 23:33   #1   Druckbare Version zeigen
need  
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Themenersteller
Beiträge: 145
Ideales Gasgesetz

Ein druckfester Kugelbehälter mit einem Volumen V = 12 m³ wird mit einem Idealgas gefüllt, bis das Sicherheitsventil des Behälters anspricht, das auf einen Druck von 8 bar eingestellt ist.
Im Laufe des Tages steigt die Temperatur von der Fülltemperatur t = 15 °C auf t = 40 °C an. In der Nacht sinkt die Temperatur auf t = 10 °C ab.

a) Welche Molmenge ist direkt nach dem Füllen in dem Behälter gespeichert?
b) Welcher Bruchteil entweicht während der Erwärmung des Behälters durch das Sicherheitsventil?
c) Wie groß ist nach der nächtlichen Temperatursenkung der Druck im Kugelbehälter?


a) n1=pV/Rm*T1=4007,21 mol

b) n2=pV/Rm*T2=3687,30 mol

n=n1-n2=319,91 mol

c) p=n*Rm*T3/V

muss ich hier für n das ergebnis aus b) einsetzen? bei b) entweicht ein teil der Stoffmenge durch die Erwärmung. entweicht beim abkühlen die stoffmenge nicht?
need ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.11.2014, 23:47   #2   Druckbare Version zeigen
phy  
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Beiträge: 17
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von need Beitrag anzeigen
muss ich hier für n das ergebnis aus b) einsetzen? bei b) entweicht ein teil der Stoffmenge durch die Erwärmung. entweicht beim abkühlen die stoffmenge nicht?
Die Stoffmenge ist ja schon entwichen.

Das System ist über das Sicherheitsventil nach oben limitiert, sprich die linke Seite (p*V) hat einen maximalen Wert von 12 m^3 * 800 kPa. Die rechte Seite hat als freie Variable bloß die Stoffmenge.

Nach der Temperaturabsenkung ist das maximum nicht mehr durch den Druck sondern durch die verfügbare Stoffmenge gegeben.


mit ner blöden analogie: Wenn du durch nen Airportsicherheitscheck gehst musst du alle Flüssigkeiten über iirc 125 mL abgeben. In den Flieger kannst du mehr mitnehmen was dir aber wenig bringt weil du die Flüssigkeiten ja schon abgebenen hast.
phy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2014, 19:27   #3   Druckbare Version zeigen
need  
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Themenersteller
Beiträge: 145
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von phy Beitrag anzeigen
Die Stoffmenge ist ja schon entwichen.
beim erhitzen von 15°C auf 40°C entweicht ein teil der stoffmenge. das habe ich bei b) auch berechnet. in der nacht kühlt der behälter auf 10°C ab. ich wollte wissen ob beim abkühlen nicht auch die Stoffmenge entweicht?

entweicht die SToffmenge nur beim erhitzen? oder entweicht es auch beim abkühlen
need ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 18.11.2014, 19:33   #4   Druckbare Version zeigen
phy  
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Beiträge: 17
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von need Beitrag anzeigen
beim erhitzen von 15°C auf 40°C entweicht ein teil der stoffmenge. das habe ich bei b) auch berechnet. in der nacht kühlt der behälter auf 10°C ab. ich wollte wissen ob beim abkühlen nicht auch die Stoffmenge entweicht?

entweicht die SToffmenge nur beim erhitzen? oder entweicht es auch beim abkühlen
okay, drehen wir die Fragestellung um:

Warum entweicht die Stoffmenge beim erhitzen?
alternativ: Was ist die Funktion des eines Sicherheitsventils?

Der Grund warum ich die Frage nicht schlicht beantworte ist, dass du dich früher oder später mit der selbigen Frage sicher nochmal herumschlagen wirst.
phy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2014, 20:40   #5   Druckbare Version zeigen
need  
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Themenersteller
Beiträge: 145
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von phy Beitrag anzeigen

Warum entweicht die Stoffmenge beim erhitzen?
das weiß ich nicht

Zitat:
Zitat von phy Beitrag anzeigen
alternativ: Was ist die Funktion des eines Sicherheitsventils?
das Sicherheitsventil sorgt dafür das der druck und das Volumen konstant ist, wobei sich ja bei c) der druck verändert?

ich habe die aufgabe zwar gelöst, aber so wirkich verstanden habe ich sie nicht. ich habe einfach stumpf die Formel pV=nRT benutzt und umgestellt
need ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2014, 21:01   #6   Druckbare Version zeigen
phy  
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Beiträge: 17
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von need Beitrag anzeigen
das Sicherheitsventil sorgt dafür das der druck und das Volumen konstant ist
nein.
Okay, dann weichen wir mal kurz von der Chemie ab:

Sicherheitsventile findest du unter anderem überall dort wo du Flüssigkeiten erhitzt - deine Heizung hat z.B. zumindest eines.

Der Grund dafür ist recht einfach:
Durch unsachgemäße Bedienung oder Gerätedefekt könnte der Druck in der Heizung soweit ansteigen, dass irgendwo eine Leitung platzt - blöd wenn die Leitung in einer Wand liegt oder du es nicht sofort bemerkst. Damit das nicht passiert gibt es ein Sicherheitsventil welches Druck (Luft/Wasser) ablässt sobald ein bestimmter Leitungsdruck überschritten wird.

Kurz: Ein Sicherheitsventil hält nicht den Druck konstant sondern verhindert das ein bestimmter maximaldruck überschritten wird.

Zurück zur Chemie:

Die Allgemeine Gasgleichung gibt ein Verhältnis zwischen dem Druck, Volumen auf der einen und Teilchenanzahl und Temperatur auf der anderen Seite an.

Ändert sich die Temperatur auf der einen Seite muss sich das Volumen bzw. der Druck auf der anderen Seite ändern.

Das Volumen ist fixiert (der Behälter ändert sich ja nicht) sprich der Druck muss ansteigen bis er den Druck erreicht bei dem das Sicherheitsventil anspricht. Ab jetzt kann der Druck nicht mehr ansteigen also ist die linke Seite von

p*V = n*R*T

konstant, das heißt es muss sich was auf der rechten Seite ändern und da bleibt halt nur die Anzahl der Teilchen. Sprich das Gas strömt über das Sicherheitsventil aus.

Zitat:
wobei sich ja bei c) der druck verändert?
Der Druck hat sich auch bei b) geändert. Die Temperatur ändert sich eigentlich fast immer außer bei sogenannten isobaren (iso = gleich) Zustandsänderungen immer. Ist bei solchen Beispielen das Volumen oder die Temperatur vorgegeben kannst du schon mal davon ausgehen, dass der Druck sich ändern wird.

Zitat:
ich habe die aufgabe zwar gelöst, aber so wirkich verstanden habe ich sie nicht. ich habe einfach stumpf die Formel pV=nRT benutzt und umgestellt
Darum hab ich ja die Frage umgedreht. Hoffe das es jetzt ein bisschen klarer ist, falls du noch Fragen hast: Einfach posten.

PS: Die Sache mit den Sicherheitsventilen ist wichtig. Kann dir eine Menge Geld sparen wenn es mal zu einer Schnittsituation kommt
phy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2014, 22:26   #7   Druckbare Version zeigen
need  
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Themenersteller
Beiträge: 145
AW: Ideales Gasgesetz

danke für deine mühe. ich hoffe du hast noch etwas Geduld mit mir, denn ich habe noch paar fragen


Zitat:
Zitat von phy Beitrag anzeigen
Der Druck hat sich auch bei b) geändert.
meines wissens nach hat sich der Druck nicht geändert.

Das Behälter (V=12m^3) wird mit Idealem Gas gefüllt bis es einen Druck von 8 bar erreicht hat. die Temperatur beträgt zu dem zeitpunkt 15°C

Es gilt pV=nRT

hier kann ich jetzt die Stoffmenge n bestimmen. das war aufg. a)

bei aufg. b) ändert sich die Temperatur von 15°C auf 40°C.

jetzt schauen wir uns wieder die gleichung an pV=nRT

die linke seite bleibt unverändert, da sich der druck (immer noch 8 bar) und das Volumen sich nicht ändern. Auf der rechten Seite ändert sich die Temperatur und da auf der linken seite sich nichts ändert, muss sich auf der rechten seite eine andere Größe ändern. in diesem Fall ist es die Stoffmenge. ein teil entweicht. das habe ich bei b) auch berechnet

ich verstehe nun das nachfolgende nicht

bei c) ändert sich der druck (den soll ich ja berechnen) und die Temperatur. die temperatur kühlt von 40°C auf 10°C, aber die Stoffmenge ändert sich nicht. die Stoffmenge bei b) und c) haben den selben wert

ich verstehe nicht wieso die stoffmenge sich nicht ändert

EDIT: ach ich GLAUBE ich habe es jetzt begriffen. eine antwort ist nicht mehr notwendig
need ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2014, 23:46   #8   Druckbare Version zeigen
phy  
Mitglied
Beiträge: 17
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von need Beitrag anzeigen
meines wissens nach hat sich der Druck nicht geändert.

Das Behälter (V=12m^3) wird mit Idealem Gas gefüllt bis es einen Druck von 8 bar erreicht hat. die Temperatur beträgt zu dem zeitpunkt 15°C
Fehler meinerseits. Ja, der Druck hat sich nicht geändert - ich hätt die Angabe nochmal lesen sollen -.-

Zitat:
ich verstehe nicht wieso die stoffmenge sich nicht ändert

EDIT: ach ich GLAUBE ich habe es jetzt begriffen. eine antwort ist nicht mehr notwendig
Die Stoffmenge hat sich nicht geändert weil nichts mehr entweicht. Das Sicherheitsventil spricht ja nicht mehr an weil der Druck unter 8 bar bleibt. Wenn das deine Lösung ist liegst du komplett richtig.
phy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.11.2014, 08:34   #9   Druckbare Version zeigen
Muzmuz  
Mitglied
Beiträge: 5.976
AW: Ideales Gasgesetz

Das Gasgesetz ist nicht ideal. Höchstens die damit beschriebenen Gase sind es.
Daher heißt sie "Zustandsgleichgung idealer Gase".
Muzmuz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.11.2014, 09:13   #10   Druckbare Version zeigen
phy  
Mitglied
Beiträge: 17
AW: Ideales Gasgesetz

eh, und bei #6 hat sich ein weiterer Fehler eingeschlichen: Ich spreche von der Temperatur obwohl ich Druck meine. Sorry
phy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.11.2014, 19:14   #11   Druckbare Version zeigen
phy  
Mitglied
Beiträge: 17
AW: Ideales Gasgesetz

Zitat:
Zitat von phy Beitrag anzeigen
Der Druck hat sich auch bei b) geändert. Die Temperatur ändert sich eigentlich fast immer außer bei sogenannten isobaren (iso = gleich) Zustandsänderungen immer.
Um den Fehler auch klarzustellen:
isotherm = Die Temperatur ändert sich nicht
isobar = Der Druck ändert sich nicht.

Ich hab da statt Druck Temperatur geschrieben!
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