Springen naar inhoud

Plotse adiabatische expansie oververhitte stoom


  • Log in om te kunnen reageren

#1

epistimi

    epistimi


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 juli 2011 - 14:14

Oververhitte stoom op 280 įC en druk 4,92 bar zit opgesloten in een cilinder met massa-wrijvingsloze zuiger. Op de zuiger met doorsnede 0,1 dm≤ bevindt zich een massa M = 40 kg. Plots neemt men de massa van de zuiger weg. Veronderstel dat de expansie zo snel gebeurt dat er gedurende de toestandsverandering geen warmte met de omgeving gewisseld wordt.

Het is duidelijk dat de druk na expansie in de cilinder gelijk is aan de atmosfeerdruk pa, 1 bar. Maar hoe kan ik het volume en de temperatuur na expansie berekenen? Normaal heb je twee intensieve grootheden nodig om een de toestand van een stelsel volledig te beschrijven (qua intensieve grootheden). Maar het lijkt me alsof ik hier maar 1 intensieve grootheid heb, de druk.

Verder heb ik ook gekeken naar de eerste hoofdwet van de thermodynamica, Δu = q - w en q is hier 0 tengevolge van het adiabatisch zijn van de toestandsverandering.

Dus Δu = - w.

Je zou w kunnen schrijven als pa*ΔV, dus Δu = -pa*ΔV, maar ΔV is onbekend want V2, het volume na expansie, is onbekend.

De entropie blijft ook niet constant, want de toestandsverandering gebeurt niet evenwichtig, zelfs niet quasi-evenwichtig.

Ik heb het nog een keer geprobeerd door te stellen dat Δh = 0, met h enthalpie, door er van uit te gaan dat de toestandsverandering isobaar is en de gewisselde warmte 0 is (bij isobare toestandsverandering geldt: Δh = q).

Maar er is geen enkele rechtvaardiging om deze toestandsverandering als isobarisch te veronderstellen. Ik heb dus verscheidene dingen geprobeerd, maar ik kom er niet uit. Kan iemand me helpen?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 juli 2011 - 16:13

Je zou w kunnen schrijven als pa*ΔV, dus Δu = -pa*ΔV

Correct, dit plus de ideale gaswet is al wat je nodig hebt. Bedenk dat n1 = n2. Alles volledig uitschrijven en daarna is het alleen nog algebra.

V1 is blijkbaar niet gegeven dus daar mag je bijvoorbeeld 1 liter voor nemen, maar het doet eigenlijk niet terzake want het gaat alleen om de verhouding V2/V1.

Je hebt uiteindelijk 2 vergelijkingen met 2 onbekenden: V2 (of eventueel V2/V1) en T2.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

epistimi

    epistimi


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 22 juli 2011 - 12:31

Dag Fred,

Bedankt voor je antwoord. De ideale gaswet mag echter niet gebruikt worden voor stoom, alleen de stoomtabellen.

Maar ik heb er ondertussen een antwoord op gevonden, dat ik zou geven als ik een reactie zag, dus bij deze:

Δu = -pa(v2 - v1)
of
u2 - u1 = -pa(v2-v1) --> twee onbekenden: u2 en v2, maar breng deze samen in 1 onbekende, de enthalpie:

u2 + pa*v2 = u1 + pa*v1
of

h2 = u1 + pa*v1.

Het rechterlid is bekend, we kennen dus h2. we kennen p2 = pa, dus we kennen heel toestand 2 via de stoomtabellen. Probleem opgelost.

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 22 juli 2011 - 17:16

De ideale gaswet mag echter niet gebruikt worden voor stoom, alleen de stoomtabellen.

De ideale gaswet geldt voor alle gassen die zich min of meer ideaal gedragen.
Stoom van 280 oC en 4,92 bar kan als een ideaal gas beschouwd worden.
Ik zie trouwens nergens in het vraagstuk dat dit met stoomtabellen opgelost moet/mag worden. Als dat mag is het inderdaad simpel, maar probeer het ook eens zonder stoomtabel. Je hebt tijd zat want het wordt dit weekend toch novemberweer.
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures