Thermodynamik - Gasausdehnung, Kolbenarbeit - mal anders

erwin · Anmeldungsdatum: 29.09.2011 Beiträge: 1

Meine Frage:
Die Frage ist: Wie berechnet man einen Kolben, die Arbeit, die ein Kolben leistet, und die Temperatur eines Gases in folgender speziellen Situation:

Gegeben ist ein Gasvolumen V in einem Behälter, der auch einen Kolben beinhaltet, welcher bei Erwärmung des Gases ausfahren kann.

Folgender Ablauf:

1.) Zu Beginn hat das Gas (konkret: Luft) einen Druck von 1 bar und die Temperatur T1. Der Außendruck, der auf die Aussenseite des Kolbens drückt, ist auch 1 bar.

2.) Dann wird das Gas auf die Temperatur T2 erwärmt, das Gas dehnt sich aus und der Kolben bewegt sich gegen einen Widerstand, sodass der Kolben am Ende nicht ganz ausgefahren ist, sondern nur zu 75%. Das Gas steht unter einem bestimmten Druck.

3.) Das Gas wird nicht weiter erwärmt, aber der Kolben bewegt sich weiter bis er 100% ausgefahren ist. Das soll genau so viel sein, dass das Gas dann wieder 1 bar Druck hat.

Die Fragen nun im Detail:

a) Wie berechnet man das Kolbenvolumen, wenn man T1, T2 und V gegeben hat und das Gas am Ende wieder 1 bar haben soll?

b) Welche Arbeit leistet der Kolben während der Phase, wo das Gas erwärmt wird und dann, wenn sich das Gas weiter dehnt, bis es wieder 1 bar Druck hat?

c) Wie berechnet man die Temperatur, die das Gas am Ende hat, also wenn der Kolben zu 100% ausgefahren ist?

Bei allen Berechnungen kann man vom Idealzustand ausgehen, dass z.B. Reibung oder Wärmeverluste keine Rolle spielen.

Bitte um Hilfe, da mir beim Suchen nach einer Lösung und Studium der Wärmelehre keine gefundene Variante passend erschien.

Danke

Meine Ideen:
Ich scheitere schon grundsätzlich an der Frage, wie groß das Kolbenvolumen sein müsste. Vermutlich kann man, wenn man diesen mal weiß, die Erwärmungsphase und die Ausdehnungsphase genau berechnen. Aber auch da erschien mir keine Formel passend.