Energiegehalt Druckluft

Naja Chairgun wurde wahrscheinlich deshalb ins Rennen geworfen, da es unter den Luftdruckschützen schon eine gewisse Reputation hat. Zwar haben wir nicht den Source Code, aber wir wissen, dass Chairgun auch nur die bekannten Verluste abziehen kann, die bei der vorausgesetzten 100% Effizienz ausschließlich in der Aufteilung von Actio und Reactio besteht. Natürlich kann man auch die Van der Waals Gleichung verwenden, aber das wäre ein maximaler Aufwand bei minimalem Gewinn:

Zitat von "Wikipedia"

Die Parameter a und b der Van-der-Waals-Gleichung sind experimentell bestimmte Daten

Wenn man die thermischen Prozesse mit betrachtet gibt es wohl gewaltige Unterschiede beim speichern und Abrufen der Energie:

http://www.google.de/url?sa=t&rct=j….60444564,d.bGQ

Schaut mal auf Seite 28-30.

Die Wirkungsgrade der Modelle unterscheiden sich extrem.

Vielleicht kommen wir deshalb auf so unterschiedliche Werte. In Chairgun sind wahrscheinlich Praxiswirkungsgrade (Entspannungsverlust, etc) berücksichtigt. Ebenso wie beim Wert von NC9210. Deshalb könnte auch der hohe Wert von Yukterez als naher Wert an der 100% Grenze durchaus richtig sein.
EDIT: Am meisten stört mich, das der am leichtesten herzuleitende Wert (1bar*l=100 Joule) der niedrigste und nicht der höchste ist.

Das Thema bleibt schwierig.

Gruß Udo

PS: Sehr angenehm finde ich übrigens, das die Diskussion ohne das fast schon "übliche" Gezänk abläuft. Ich danke euch allen dafür. Ich hoffe wir finden gemeinsam die oder zumindest eine befriedigende Lösung.

Zitat von Udo1865

Vielleicht kommen wir deshalb auf so unterschiedliche Werte. In Chairgun sind wahrscheinlich Praxiswirkungsgrade (Entspannungsverlust, etc) berücksichtigt.

Das ist glaube ich schon aus dem Grund auszuschließen, da diese Verluste von Gewehr zu Gewehr unterschiedlich sind, und Chairgun ja nicht weiß, welches Gewehr man hat oder was für Gewehre noch gebaut werden. Diese müssten eigentlich im insgesamten Wirkungsgrad berücksichtigt sein, und bei einer 100% Effizienz (50% der insgesamten Energie) gleich 0 gesetzt werden.

Zitat von Udo1865

Am meisten stört mich, das der am leichtesten herzuleitende Wert (1bar*l=100 Joule) der niedrigste und nicht der höchste ist.

Naja wenn Physik so funktionieren würde, dass man einfach nur die richtigen Einheiten (hier kg*m²/sek² für Arbeit) braucht, dann könnte ich auch meine Länge durch mein Alter dividieren und hätte damit meine Geschwindigkeit

Ach wir machen es kurz:

Lasst uns einen Mittelwert der gefundenen Werte nehmen.
Die Physikexperten hier müßen sich nur einigen ob geometrisch; arithmetrisch, Median,harmonisch.....

Gruß Udo

Moment mal, bevor wir den Mittelwert nehmen, muss ich auch noch eine Jouleangabe mit einbringen: 50.000.000 Joule. Die Zahl habe ich hochwissenschaftlich in meiner Kristallkugel gesehen. So, nun können wir gerne den Mittelwert bilden, egal nach welcher Methode.

Hat schon jemand mittels der idealen Gaskonstante ausgerechnet, wieviel Energie drinsteckt? E = n*R*T (ist also ganz einfach zu rechnen).

Zitat von Markus30S

Hat schon jemand mittels der idealen Gaskonstante ausgerechnet, wieviel Energie drinsteckt? E = n*R*T (ist also ganz einfach zu rechnen).

Scherzbold
Erstens heisst es E=n*R*T*ln[V1/V2], wobei n*R_universell das gleiche wie M*R_speziell ist.
Zweitens, natürlich habe ich das, nur nicht mit der allgemeinen Gaskonstante, sondern mit der Speziellen für trockene Luft,
und zwar sowohl analytisch im Logarithmus als auch numerisch im Integral.

Zitat von Udo1865

Lasst uns einen Mittelwert der gefundenen Werte nehmen.
Die Physikexperten hier müßen sich nur einigen ob geometrisch; arithmetrisch, Median,harmonisch....

So weit kommt's noch

Mit einem lachenden und einem weinenden Auge, Yukterez

Zitat von Yukterez

Zitat von »Udo1865«


Lasst uns einen Mittelwert der gefundenen Werte nehmen.
Die Physikexperten hier müßen sich nur einigen ob geometrisch; arithmetrisch, Median,harmonisch....

So weit kommt's noch

Mit einem lachenden und einem weinenden Auge, Yukterez

Besser mit zwei lachenden Augen.

Markus30S
Wenn wir deinen Wert mit aufnehmen ist wohl der Median am besten geeignet. Dann fällt der kaum noch ins Gewicht.

Zitat von Paule7000

@ NC9210:

Du hattest ja glaube ich einen Wert von 35 Joule genannt. Wär es wohl möglich, da noch einmal nachzufragen (der Büchsenmacher war es glaube ich) um zu erfahren, wie er auf den Wert kommt?

Es war ein Konstrukteur, er hat u.a. für Brocock gearbeitet. Die Angabe
war in englischen EInheiten die ich auf SI umgerechnet und sicherheits-
halber etwas abgerundet habe. Imho kam 38,xx raus.
Ich frage aber gerne mal nach.

Flaschenvolumen:
V1=1l=1/1000m³
Flaschendruck:
p1=200bar=20.000.000Pa

Waffenvolumen pro Schuss:
V2=1cm³=1/1.000.000m³
Waffendruck:
p2=80bar=8.000.000Pa

Außendruck:
p0=1bar=100.000Pa

Energie in der vollen Flasche:
E1=p1*V1*ln(p1/p0)
=20.000.000Pa *(1/1000)m³ * ln(20.000.000Pa / 100.000Pa)
=106.000J (gerundet)

Energie in der Flasche bei Waffendruck:
E2=p2*V1*ln(p2/p0)
=8.000.000Pa *(1/1000)m³ * ln(8.000.000Pa / 100.000Pa)
=35.000J (gerundet)

Es verbleibt also, wenn der Druck in der Flasche auf den erforderlichen Waffendruck abgesunken ist, die Differenz von 71.000J zum Schießen, also 71J pro Schuss (1/1000 des Flaschenvolumens).

Stopp! Das Volumen bei 80bar ist 2,5 mal so groß wie bei 200bar! Es wird also pro Schuss nur 1/2,5 des Waffenvolumens der Flasche entnommen. Demnach entfallen auf jeden Schuss nur 28,4J.

Je nach Wirkungsgrad der Waffe muss man davon nochmals einen entsprechenden Betrag abziehen. Bei einem Wirkungsgrad von 55% verbleiben beispielsweise noch knapp 16J Mündungsenergie.

Zitat von "Tarkus"

106.000J (gerundet) [pro Liter]

Also ca. 106 Joule pro cm³. So muss es sein!

Zitat von "Tarkus"

Bei einem Wirkungsgrad von 55%...

Bei Chairgun wird der Aussendruck mit dem Systemdruck gleichgesetzt (dort sind 100% Efficiency das, was bei dir 50% Wirkungsgrad sind, siehe Probe mit den 80 Bar Systemdruck)

Zitat von "Paule"

Entschuldige bitte - aber darum geht es doch hier nicht. Es geht weder um Mündungsenergien noch um die Joulzahl pro Schuss - einfach um den Energiegehalt von x cm³ Pressluft bei y bar. Punkt! [Zahlen symbolisiert von Yukterez]

Das wurde doch schon mehrfach beantwortet (siehe Zitat 1 oder E=M*c² wenn du's wirklich wissen willst)

PS: wenn man nicht vor hat, die Luft zu verflüssigen oder zu einem Stein zu pressen, reicht meiner Recherche nach das ideale Gasgesetz. Möchte man die volle BWRS Gleichung, weil man eben dies vor hat, kann man auch die 11 experimentell zu ermittelnden Parameter für Luft aus dem PDF (laut Wikipedia sind die dort drin tabelliert) raussuchen (was mir in Anbetracht der vielen Seiten und der geringen Rendite zu viel Arbeit wäre, aber wenn sich wer den Spaß erlauben will, setze ich diese gerne in meine Rechnung ein)

Ja, ein paar Zerquetschte plus oder minus wegen Temperatur und Meereshöhe, und das ist genau der Wert den Wikipedia, Chairgun, Tarkus und meine Wenigkeit ausspucken.

Paule7000:

Bei dem, was hier schon alles geschrieben wurde, dürfte auch schon einiges andere über die Eingangsfrage hinaus gegangen sein. Ich dachte mir halt, es kann nicht schaden, das auch mal auf Waffen zu beziehen. In einem Forum, wie diesem hier, ist das ja nicht so ganz abwegig.

Aber du kannst meine Berechnung doch einfach auf 1,5 Kubikzentimeter bei 80bar reduzieren:

Energie im Behälter:
E1=p1*V1*ln(p1/p2)
=8.000.000Pa *(1,5/1.000.000)m³ * ln(8.000.000Pa / 100.000Pa)
=53J (gerundet)

Da die genutzte Formel die einzige ist, die ich mehrfach im Netz gefunden habe und die ich gut nachvollziehen kann, gehe ich mal davon aus, dass sie nicht völlig daneben liegt. Abweichungen in der Praxis mögen vielleicht daran liegen, dass man es bei Pressluft nicht wirklich mit einem idealen Gas zu tun hat.

Zitat von Markus30S

Hat schon jemand mittels der idealen Gaskonstante ausgerechnet, wieviel Energie drinsteckt? E = n*R*T (ist also ganz einfach zu rechnen).

Dann schon eher E_kin= 3/2 p*V, was zu 150J bei 1Bar und 1 L führen würde. Allerdings nur für ideale Gase.

Luft zwischen 1 und 300 Bar bei den gefragten Temperaturen ist so gut wie ein ideales Gas, die wirklichen Unterschiede zu den realen Gasen zeigen sich erst wenn sich der Aggregatszustand ändert; zB von Gas auf Flüssigkeit, was aber in dem Fall auszuschließen ist. Aber wo kommt die Formel 3/2*p*Vol her, da ist doch weder ein Integral noch eine Logarithmus drin? Die andere Formel die zu cirka 100J/cm³@300Bar führt ist ja wohl dokumentiert, aber sowas habe ich noch nie gesehen.

Apropos E = m•c^2, um wieviel Gramm wird die Luft in einer 4 Liter-Flasche schwerer, wenn man sie von 1 ATM auf 300 bar aufpumpt?

Ohne jetzt deine Zahlen zu verwenden (4L auf 300 Bar komprimiert, also auf 4/300=1/75L oder 1200L auf 4L?) nehme ich einfach ein Beispiel mit runden Zahlen.
Die Energie die nacher mehr in der Luft gespeichert ist als vorher dividierst du durch c² und addierst sie zur Ausgangsmasse, also wenn es vorher 1kg war und du 100 Joule reindrückst hast du nacher 10^-15 kg mehr, den Unterschied merkst du also erst ab der 15ten Kommastelle.

Edit:

Wenn du dich aber gleichzeitig mit einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit relativ zu dieser Masse bewegst, wird sie für dich in aus deinem Ruhesystem betrachtet nocheinmal um 5‰ schwerer:

Bei halber Lichtgeschwindigkeit sind es schon 15%, und bei ganzer Lichtgeschwindigkeit (unmöglich) wäre es sogar unendliche Masse (Division durch 0). Dieser Effekt ist aber relativ und die Masse selbst merkt davon, im Gegensatz zu der oberen Rechnung, die in allen Bezugssystemen gilt, nichts (c=invariant; m,sek,kg=relativ)

Energie und Masse über den Faktor c² äquivalent rechnend,

Yukterez