Antwort 1: Technische Mathematik
a) W = F · s = 18 N · 2000 m = 36 000 Nm
b)
c)
d)
e) Die vom Mann verrichtete Arbeit hat sich verteilt, zerstreut durch Lagerreibung, Verformung des Gummis der Reifen usw., wobei dort die innere Energie U erhöht wurde (Erwärmung): Dieser Vorgang wird als Dissipation von Energie bezeichnet: Realvorgang: irreversibel durch Dissipationseffekte (Reibung). Idealvorgang: reibungsfrei, reversibel, sämtliche eingesetzte Energie bleibt im System wiederbringlich gespeichert.
f) Im reibungsfreien Idealvorgang wäre die gesamte am System Handwagen verrichtete Verschiebearbeit in Bewegungsenergie umgewandelt worden:
Antwort 2: Analyse von Kälteanlagen
a) Zeiger (1): –0,3 bar Überdruck; Zeiger (2):
11,5 bar Überdruck.
b) In der Dampftabelle steht für 40 °C der Wert
10,17 bar, weil dort absolute Drücke angegeben werden, während das Manometer den effektiven Überdruck pe = 9,17 bar anzeigt:
pabs = pe + pa = 9,17 bar + 1 bar = 10,17 bar
c) (1): 0,7 bar, … (2): 12,5 bar
d) Die Temperaturskala geht bis ca. 55 °C. Da auf der Hochdruckseite bei luftgekühlten Verflüssigern keine höheren Temperaturen zu erwarten sind, könnte es sich um ein Hochdruckmanometer handeln.
e) Zeiger (1) steht im Vakuumbereich, weil der effektive Überdruck negativ ist, d. h., in der Anlage herrscht saugseitig ein geringerer Druck als der Umgebungsluftdruck.
f) Ja, die Druckanzeige stimmt auch für ein anderes Kältemittel, die Temperaturen allerdings nicht, dazu bräuchte man zusätzlich die Dampftabelle.
g) Die Anzeige verändert sich, weil sich der Überdruck im Behälter relativ zum Umgebungsdruck verändert. Da der Luftdruck steigt, sinkt der effektive Überdruck. Der absolute Druck im Behälter beträgt (abends):
pabs = pe + pa = 8,000 bar + 960 bar = 8,960 bar.
Morgens zeigt das Manometer dann:
pev = pabs – pa = 8,960 bar – 1,030 bar = 7,930 bar an.
Anmerkung: Tatsächlich sind derartig geringe Luftdruckschwankungen (hier 0,07 bar) wohl kaum festzustellen.
