Springen naar inhoud

herkennen van open of gesloten systemen



  • Log in om te kunnen reageren

#1

Roy8888

    Roy8888


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 december 2012 - 15:52

Hallo,

Ik was bezig met de volgende opgave te maken voor het vak thermodynamica.

aan 25g ideaal gas wordt 1000 J warmte toegevoerd terwijl de temperatuur constant wordt gehouden op 300 K.
Gegevens: Rs = 500 J/(KgK); k = 1,4

dit is de opgave. er staan een aantal vragen bij en die kan ik ook allemaal oplossen. maar waar het me om gaat is hoe ik nu kan zien aan dit vraagstuk dat het hier een gesloten systeem betreft.

ik weet dat het een gesloten systeem moet zijn omdat het hoofdstuk waarin de vraag gesteld wordt alleen gaat over gesloten systemen. maar hoe zie ik nu aan een vraagstuk wanneer het een open of gesloten systeem betreft?

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 december 2012 - 17:26

In een open systeem is sprake van instroom en uitstroom van massa, dus van een debiet, bijvoorbeeld in gram/seconde waaraan dan bijvoorbeeld 1000 J/seconde (=1000 Watt) wordt toegevoerd.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

Roy8888

    Roy8888


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 december 2012 - 17:41

oke, maar dan is het volgende vraagstuk dus geen vraagstuk voor gesloten systemen?

in een badgeiser wordt aan een waterstroom van 5 l/min een netto warmtevermogen van 10.5 kW toegevoerd, het vermogensverlies in de leidingen NA de geiser is 1.6 kW.

hier is dan het massadebiet die 5 l/min aan water. terwijl dit vraagstuk in het hoofdstuk gesloten systemen wordt gesteld..

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 december 2012 - 18:03

in een badgeiser wordt aan een waterstroom van 5 l/min een netto warmtevermogen van 10.5 kW toegevoerd, het vermogensverlies in de leidingen NA de geiser is 1.6 kW.

Dit lijkt mij een open systeem, maar zonder de volledige tekst van het gehele vraagstuk is voor niemand duidelijk waar dit werkelijk over gaat.
Hydrogen economy is a Hype.

#5

Roy8888

    Roy8888


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 december 2012 - 18:35

in een badgeiser wordt aan een waterstroom van 5 l/min een netto warmtevermogen van 10.5 kW toegevoerd, het vermogensverlies in de leidingen NA de geiser is 1.6 kW.

a: bereken de toename van de inwendige specifieke energie, en de toename van de temperatuur van het water in de geiser.

b: bereken de toename van de inwendige specifieke energie, en de toename van de temperatuur van het water in de leidingen na de geiser

dit is de letterlijke tekst.

voor de toename van de inwendige energie heb ik de formule Q= delta U + W gebruikt.
dan kom ik ook op het goede antwoord, maar in het boek staat dat dit de eerste hoofdwet voor gesloten systemen is, maar dit lijkt mij toch een open systeem

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 december 2012 - 19:39

Het hangt van de specifieke situatie af of je de eerste hoofdwet ook zondermeer voor een open systeem kunt gebruiken.
In dit vraagstuk kan het wel maar dan moet je oppassen met de dimensies van Q, deltaU en W. Wat heb jij gebruikt voor de waarde en dimensie van bijvoorbeeld Q ?

Vaak moet je bij open systemen ook rekening houden met de wet van Bernoulli en die samenvoegen met de eerste hoofdwet.
Denk bijvoorbeeld aan water uit een stuwmeer wat door een turbine stroomt, of als water omhoog gepompt wordt.

Ook als er gas door een turbine of compressor stroomt kun je niet simpel de eerste hoofdwet gebruiken.
Hydrogen economy is a Hype.

#7

Roy8888

    Roy8888


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 december 2012 - 19:53

Omdat er stond warmtevermogen heb ik J/s gebruikt.

Ik dacht dat dit mss een opensysteem is omdat er massa in en ook weer uit stroomt.. En niet zoals bijvoorbeeld brandstof of waterdamp alleen in of uit stroomt.

#8

Roy8888

    Roy8888


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 december 2012 - 12:08

verderop in het boek gebruiken ze weer een voorbeeld waarvan ik denk dat het een open systeem is.

aan een vebrandingsmotor wordt door verbranding van benzine per seconde 4.4*10^4 joule warmte toegevoerd.
de motor levert een vermogen van 1.4*10^4 watt. via het koelwater wordt 5*10^3 joule per seconde afgevoerd.

bereken de hoeveelheid warmte per uur dat wordt afgevoerd door de verbrandingsgassen.

als je hier als systeem de motor neemt en er stroomt benzine door de motor, dan heb je dus een open systeem. en ook hier gebruiken ze weer de eerste hoofdwet voor gesloten systemen. dus ik vind het een beetje verwarrend wanneer je nou die hoofdwet wel en niet mag gebruiken...

Veranderd door Roy8888, 22 december 2012 - 12:19


#9

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 22 december 2012 - 12:22

Omdat er stond warmtevermogen heb ik J/s gebruikt.

Maar dan bereken je dus ook een ΔU met dimensie J/s wat nogal ongebruikelijk is. Maar door delen door kg/s krijg je dan J/kg dus het kan wel.

In de eerste hoofdwet voor gesloten systemen gebruikt men gewoonlijk J of eventueel J/kg als dimensies.

k dacht dat dit mss een opensysteem is omdat er massa in en ook weer uit stroomt..

Een geiser is een open systeem, ongeacht wat jouw boek of leraar beweert. Maar zolang er water doorheen stroomt kun je de eerste hoofdwet gebruiken om ΔU (toename van de inwendige specifieke energie) te berekenen omdat het opwarmende water door uitzetting geen noemenswaardige arbeid verricht op het water in de leiding erna.
Als dat geiser vraagstuk echter niet over water maar over opwarmen van lucht zou gaan dan kun je niet simpelweg de eerste hoofdwet gebruiken om ΔU te berekenen, omdat verwarmde lucht wel noemenswaardig uitzet.

aan een vebrandingsmotor wordt door verbranding van benzine per seconde 4.4*10^4 joule warmte toegevoerd.
de motor levert een vermogen van 1.4*10^4 watt. via het koelwater wordt 5*14 joule per seconde afgevoerd.

bereken de hoeveelheid warmte dat wordt afgevoerd door de verbrandingsgassen.

In dit vraagstuk wordt de Eerste Hoofdwet gewoon beschouwd als de Wet van Behoud van Energie, meer moet je er hier niet achter zoeken. Open of gesloten doet dan niet ter zake.

Veranderd door Fred F., 22 december 2012 - 12:25

Hydrogen economy is a Hype.

#10

Roy8888

    Roy8888


  • >250 berichten
  • 581 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 december 2012 - 12:43

dus als ik het goed begrijp gaat het er eigenlijk om dat een open systeem massastroom uitwisselt met de omgeving en een gesloten systeem doet dit niet. maar als die massastroom arbeid levert die verwaarloosbaar klein is, mag je de hoofdwet voor open systemen gebruiken, en als de massastroom arbeid levert die niet verwaarloosbaar is moet je de wet voor open systemen gebruiken.

bijvoorbeeld normaal gesproken mag je dus niet de eerste hoofdwet gebruiken voor een motor, omdat de benzine wel degelijk arbeid levert. bij water dat door een stuwmeer stroomt mag dit ook niet omdat het water ook hier grote arbeid levert.

Veranderd door Roy8888, 22 december 2012 - 12:56


#11

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 22 december 2012 - 13:22

dus als ik het goed begrijp gaat het er eigenlijk om dat een open systeem massastroom uitwisselt met de omgeving en een gesloten systeem doet dit niet. maar als die massastroom arbeid levert die verwaarloosbaar klein is, mag je de hoofdwet voor open systemen gebruiken, en als de massastroom arbeid levert die niet verwaarloosbaar is moet je de wet voor open systemen gebruiken.

Nee, het gaat er niet om of er door het systeem arbeid geleverd wordt, want die staat immers gewoon als W in de formule van de Eerste Hoofdwet, maar of het medium arbeid op zichzelf verricht, bijvoorbeeld om het medium in de uitlaatleiding voor zich uit te duwen.

bijvoorbeeld normaal gesproken mag je dus niet de eerste hoofdwet gebruiken voor een motor, omdat de benzine wel degelijk arbeid levert.

Nee, de benzine levert geen arbeid maar slechts warmte, zeg maar: Q.

bij water dat door een stuwmeer stroomt mag dit ook niet omdat het water ook hier grote arbeid levert.

Nee, dat is niet het probleem want die arbeid is immers de W in de formule van de hoofdwet. Bij een stuwmeer geldt de Eerste Hoofdwet niet alleen omdat daarin immers niet het waterniveau in het stuwmeer voorkomt, dus heb je ook de Wet van Bernoulli nodig. In dat geval komt W immers niet uit Q of ΔU maar uit hoogteverschil Δh tussen water in stuwmeer en water in rivier.

Ik heb in het verleden in dit topic al eens proberen uit te leggen hoe de Eerste Hoofdwet gebruikt kan worden voor een Open Systeem, namelijk: combineren met Wet van Bernoulli.
(dat topic dateert overigens uit de tijd van de vorige forumsoftware en ik heb de indruk dat tijdens het overzetten enkele verminkingen opgetreden zijn, helaas).
Hydrogen economy is a Hype.






Also tagged with one or more of these keywords: natuurkunde

0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures