Frage an Thermodynamiker...

[Nachttrac]

... oder andere versierten:

Mal ein Gedankenexperiment:

In einer Pressluftflasche die 5000 bar aushält wird ein Patrone gezündet.Mein Arbeitskollege behauptet, dass in der Flasche nach der Zündung und Abkühlung der gleiche Druck herrscht als vorher, weil die innere Energie des Pulvers vollständig in Wärme ( die sich ja verflüchtigt) umgewandelt wird. Ich denke, das noch Druck drin ist( Massenerhaltung). Wer hat Recht??

[Gast]

Ich bin kein Fachmann.

Allerdings frage ich mich, wo denn die (zusätzliche) Gasmenge bleibt. Aus einem Gramm NC-Pulver entstehen etwa 900 ccm Gas. Somit müsste der Druck innerhalb der Flasche geringfügig ansteigen.

Oder können die Gase innerhalb der Hülse nach der Zündung nicht expandieren, da der Druck von außen mit 5.000 Bar größer ist?

???

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Viele Grüße

MoSch

Dieses Leben ist eines der härtesten...

(Lebenslange Mitgliedschaft im FWR Nr. 008)

[Nachttrac]

@ MoSch

In der Flasche ist vor Zündung Umgebungdruck. Die 5000 bar sollen verdeutlichen, das die Flasche nicht explodiert.

[matt]

Au!

Die frage ist gut.

Aus dem hohlen bauch wuerde ich sagen der druck ist etwas hoeher.

Partialgasdruck des umgesetzten pulvers.

Die exotherme energie der umsetzung wird ueber die gefaesswand an die umgebung abgegeben.

Aber ich lasse da mit mir diskutieren!

So richtig durgedacht habe ich das ganze noch nicht.

"matt"

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"single-issue-voter"

und im FWR!

[Peng]

Nun, wenn die Flasche dicht verschlossen ist besteht ein isochores System,d.h. gleichbleibendes Volumen. Wenn unter diesen Umständen eine Verbrennung mit Gasentwicklung stattfindet, wird nach den Gasgestzen von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac zwangsläufig eine Druckzunahme erfolgen, da sich eine größere Gasmenge im gleichen Volumen verteilen muss. Das ist allerdings nur unter idealen Bedingungen der Fall...blabla....in diesem Fall kaum messbar.

[knight]

Stell dir vor in der Flasche sei ein Vakuum (= kein Druck) - und natürlich die Patrone Jetzt wird die Patrone gezündet, das heißt es wird eine gewisse Menge an Gas frei, die in der Flasche verbleibt. Wird der Druck jetzt immer noch null sein oder größer

Jetzt das ganze noch mal mit einer Flasche, die nur unwesentlich größer ist als die Patrone (stell dir vor, die Flasche sei ein vorne verschlossener Lauf). Wenn die Patrone gezündet wird, herrschen in der Flasche Bedingungen wie in einer Waffe. Wie groß wird wohl der Gasdruck in einer Waffe? Ist das größer als vor dem Schuss?

bye knight

[falcon]

Zitat:

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Original erstellt von Peng:

Nun, wenn die Flasche dicht verschlossen ist besteht ein isochores System,d.h. gleichbleibendes Volumen. Wenn unter diesen Umständen eine Verbrennung mit Gasentwicklung stattfindet, wird nach den Gasgestzen von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac...

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bei diesen namen klingelt die erinnerung und jugenderlebnisser erwachen zu neuem leben.

vor allem mit dem zweiten namen kann man rima schindluder treiben, wenn der physikunterrricht anödet

[Peter40]

Der Druck wird nach der Zündung wieder auf 5000 Bar sinken.Ich denke,weil ja auch etwas verbrannt wird.

Ist auch nur geraten.

Was bekommt derjenige,der die richtige antwort weiß?

MFG

[Fuchs]

nehmen wir als "Gasflasche" den Raum in der Patrone, zwischen Geschoss und Hülse.

Der Raum hat Umgebungsdruck. Nun wird das Pulver gezündet und irgendeine Kraft hält das Geschoß fest.

Würde der Druck durch die Explosion nicht ansteigen, bliebe - falls die Kraft die das Geschoß festhält plötzlich wegfallen - das geschoß in der Hülse.

Da sich aber das Pulver zum größten Teil in Gas umgewandelt hat und zu einem kleinen Teil in Wärme, hat dieses Gas einen Druck aufgebaut der das Geschoß freigibt.

Der Druck kann nur dann wieder abgebaut werden, wenn das Gas zu fester Materie zurückgeandelt wird.

Soweit meine Laienhafte Ansicht.

[Georg]

Das Maßgebende hierbei ist die Chemie, nicht die Physik.

Wenn die Temperatur wieder auf den Ausgangswert sinkt, so herrscht bei gleichem Gasvolumen wieder der gleiche Druck.

Allerdings ändert sich das Gasvolumen.

Ein Beispiel (die Zahlenwerte stimmen nicht): 1 Kubikcentimeter festes Pulver verbrennt und es entstehen 1000 Kubikcentimeter Gas-> Der Druck steigt.

(Ein Mol eines Idealen-Gaeses haben ein Volumen von 22,4 l bei Normalbedingungen, 1 mol eines Festkörpers kann man meist Mühelos in einem Teelöffel transportieren).

-> Also ich bin der Meinung der Druck steigt, da hinterher in der Flasche mehr Gas ist, als vorher.

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Gruesse Georg

-have fun with your gun-

[matthias neuss]

Hallo zusammen !

Ich habe Chemie zwar nur im Nebenfach studiert und war stand mit der physikalischen Chemie meist auf Kriegsfuß, aber dieses Thema ist recht eindeutig. Wird ein Feststoff der sauerstoffhaltig ist verbrannt, ist das Gasvolumen eindeutig größere als das vorherige Feststoffvolumen (das Molvolumen von Gasen steht schon im Vorbeitrag). Da Innerhalb der Flasch die gasgesetze gelten (p*V=n*R*T) wird sich der Druck nach der Abkühlung der Flasche tatsächlich um einen geringen Wert erhöht haben, da V und T konstant bleiben, die Anzahl der Gasteilchem in der Flasche sich jedoch erhöht.

Viele Grüße

[Gast]

na gut, das Prinzip ist ja wohl klar, aber können wir jetzt mal etwas konkreter werden ?

Ich schlage hierfür folgende Rahmenbedingungen (Ausgangslage) vor:

1) Patrone Typ .308 mit ca. 46 grs 0 3 Gramm Pulver

2) Behälter mit 1 Liter Volumen

3) Umgebungstemperatur 20 Grad C und Innendruck wie Außendruck.

[Gast]

Zitat:

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Original erstellt von Nachttrac:

@ MoSch

In der Flasche ist vor Zündung Umgebungdruck. Die 5000 bar sollen verdeutlichen, das die Flasche nicht explodiert.

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Oh Ja, ich stand auf der Leitung.

Aber das ist doch trotzdem eine interessante Frage: Was passiert, wenn in der Flasche bereits ein Druck von 5.000 Bar herrscht? Explodiert die Patrone?

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Viele Grüße

MoSch

Dieses Leben ist eines der härtesten...

(Lebenslange Mitgliedschaft im FWR Nr. 008)

[Mausebaer]

Zitat:

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Original erstellt von MoSch:

Oh Ja, ich stand auf der Leitung.

Aber das ist doch trotzdem eine interessante Frage: Was passiert, wenn in der Flasche bereits ein Druck von 5.000 Bar herrscht? Explodiert die Patrone?

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Welche Patrone denn?

Meintest Du das zerdrückte Metallding?

[Dieser Beitrag wurde von Mausebaer am 02. August 2002 editiert.]

[Mausebaer]

Zitat:

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Original erstellt von MoSch:

Ich habe so viel Pulver reingestopft, da zerdrückt nix!

Vielleicht wird die Hülse etwas schlanker um die Taille herum (würde mir auch ganz gut tun).

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Aha!

Da Du von einer möglichen Deformation aber keiner Zerstörung der Patrone ausgehst, nimmst Du also an, dass diese von 0 bis 5.000 Bar in diese Richtung druckstabil ist. Daraus folgt, dass bis zu einem Druckanstieg im inneren der Patrone bis 5.000 Bar nüscht passiert, da das Delta von Innen- und Aussendruck nun erst wieder bei 0 liegt.

Seltsame Patrone!

[matt]

Gelöscht!

War unnoetig.

"matt"

[Dieser Beitrag wurde von matt am 02. August 2002 editiert.]

[Sniper]

...also ich bin der Meinung, daß nach dem Zünden der Patrone sich der Innendruck der Flasche sehr schnell dem herrschenden Atmosphärendruck angleicht ..

Grund: das Geschoß reißt ein hübsches Loch in die Flaschenwand ..

[Nachttrac]

@ Sniper, ich glaube nicht dass ein, wie auch immer geartetes Geschoss, einer Flasche die 5000 bar aushält etwas anhaben kann

[JV]

Ausserdem soll ja nur die lose Patrone zünden. Ausserhalb einer Waffe baut sich in der Hülse kaum Druck auf und das Geschoß ploppt mit geringer Geschwindigkeit weg.

[Gast]

Tag.

Also mir wird´s jetzt zu hoch.

Aber schaut mal hier nach.

Die haben Ahnung davon... http://physik1.physik.uni-heidelberg.de/vr...p3/tieftemp.htm

[Gast mzg]

Zitat:

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Original erstellt von Nachttrac:

... oder andere versierten:

Mal ein Gedankenexperiment:

In einer Pressluftflasche die 5000 bar aushält wird ein Patrone gezündet.Mein Arbeitskollege behauptet, dass in der Flasche nach der Zündung und Abkühlung der gleiche Druck herrscht als vorher, weil die innere Energie des Pulvers vollständig in Wärme ( die sich ja verflüchtigt) umgewandelt wird. Ich denke, das noch Druck drin ist( Massenerhaltung). Wer hat Recht??

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Hi Nachttrac:

dann will ich auch mal wieder einen Teil meines im Physikstudium erworbenen Halbwissens beisteuern:

Unter den später von dir beschriebenen Bedingungen von 1 bar Druck mit Luft als Füllgas steigt der Druck nach der Detonation an. Das Pulver verbrennt zum Teil zu Gas, zum Teil bilden sich feste Rückstände.

Nachdem sich das heiße Gas im Behälter ausgebreitet hat herrscht der größte Druck.

Das Gas kühlt sich dann wieder auf Umgebungstemperatur ab. (Im realen Modell ist immer eine Wärmeabgabe an die Umgebung möglich). Dabei verringert sich der Druck

entsprechend p2 = p1*T2/T1

Am Ende bleibt ein erhöhter von Anfangsdruck + Partialdruck des abgekühlten Verbrennungsgases.

Feinheiten wie die chem. Reaktion des Verbrennungsgases mit der Luft im Gefäß bleiben unbeachtet.

[Gast mzg]

Zitat:

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Original erstellt von MoSch:

Ich bin kein Fachmann.

Allerdings frage ich mich, wo denn die (zusätzliche) Gasmenge bleibt. Aus einem Gramm NC-Pulver entstehen etwa 900 ccm Gas. Somit müsste der Druck innerhalb der Flasche geringfügig ansteigen.

Oder können die Gase innerhalb der Hülse nach der Zündung nicht expandieren, da der Druck von außen mit 5.000 Bar größer ist?

???

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Hallo MoSch:

bei 5000 bar Umgebungsdruck wird man wirklich den Spezialisten oder den Versuch zu Rate ziehen müssen.

Es wurden im weiteren ja verschiedene Modelle vorgeschlagen:

a) Die "Spezial"-Patrone ist 5000 bar Druckfest. Der Innendruck liegt bei 1 bar.

Die Patrone wird zunächst zünden. Der stark steigende Druck wirkt sich auf die Reaktionschemie aus. Genauers kann nur ein Versuch für die jeweilige Pulversorte ergeben.

B) Die Normal-Patrone ist so fest gestopft, dass sie 5000 bar aushält. Das würde einen Innendruck von ca. 4995 bar bedeuten, und das hält keine Patrone aus. Außerdem hätte das Pulver durch die zugeführte Energie beim Verpressen längst gezündet.

c) Noch ein Vorschlag von mir:

In die Normal-Patrone wird ein Loch von einigen Micrometern gebohrt. Dieses läßt beim

Aufpumpen des Behälters einen Druckausgleich zwischen innen und außen zu.

Die Folge wäre ein Zünden des Pulvers bei der kritischen Druckschwelle. (Für den genauen Wert müssten wir wiede den Fach-Chemiker fragen.)

d) Reines Gedankenmodell:

Unser ideals Pulver ist druckresistent und zündet nur auf unseren Wunsch. Die Normal-Patrone hält auf Grund unserer Gedankenkräfte 5000 bar stand. Die chemische Reaktion wird durch den übermäßig steigenden Druck nicht beeinflußt:

Die Frage ist dann einzig, wieviel Gas unser Pulver entwickelt. Reicht die Gasmenge um einen Druck deutlich (5 bar ?) größer als 5000 bar zu erreichen, wird die Patrone platzen. Wenn der Druckwert nicht erreicht wird passiert nix. Aber wie gesagt: Ein reines Gedankenspiel.

[Gast mzg]

Zitat:

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Original erstellt von falcon:

bei diesen namen klingelt die erinnerung und jugenderlebnisser erwachen zu neuem leben.

vor allem mit dem zweiten namen kann man rima schindluder treiben, wenn der physikunterrricht anödet

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Zwei Menschen ein Gedanke!

Gruß,

mzg

[Gast mzg]

Zitat:

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Original erstellt von Fuchs:

Der Druck kann nur dann wieder abgebaut werden, wenn das Gas zu fester Materie zurückgeandelt wird. B]

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Abkühlung des Gases oder Verflüssigung tun es auch. Ansonsten Vollkommen richtig. Mit ein bisserl Hirnschmalz wird halt schnell klar wohin der Hase läuft.

[Gast mzg]

Zitat:

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Original erstellt von Georg:

Das Maßgebende hierbei ist die Chemie, nicht die Physik.

Wenn die Temperatur wieder auf den Ausgangswert sinkt, so herrscht bei gleichem Gasvolumen wieder der gleiche Druck.

Allerdings ändert sich das Gasvolumen.

Tut es nicht, das Volumen ist ja konstant. Allerdings ändert sich die Gasmenge (in Mol, wie unten richtig beschrieben), da ja ein Feststoff zu Gas reagiert.

Ein Beispiel (die Zahlenwerte stimmen nicht): 1 Kubikcentimeter festes Pulver verbrennt und es entstehen 1000 Kubikcentimeter Gas-> Der Druck steigt.

(Ein Mol eines Idealen-Gaeses haben ein Volumen von 22,4 l bei Normalbedingungen, 1 mol eines Festkörpers kann man meist Mühelos in einem Teelöffel transportieren).

-> Also ich bin der Meinung der Druck steigt, da hinterher in der Flasche mehr Gas ist, als vorher.

yepp.

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