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Differentialgleichung aus Thermodynamik

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Gewöhnliche Differentialgleichungen

Partielle Differentialgleichungen

Tags: Gewöhnliche Differentialgleichungen, Partielle Differentialgleichungen, Thermodynamik

 
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pddy22

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10:17 Uhr, 29.07.2016

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Hallo zusammen

Ich möchte eine Differentialgleichung lösen, die aus einem thermodynamischen System stammt. Ich suche die Lösung von Ti und TW

Die Gleichung lautet:
dQ/dt =k*A(Ti-TW)
In der Gleichung sind k und A konstant. Weiterhin lassen sich folgende Zusammenhänge darstellen:
-mi*cV*dTi/dt=dQ/dt
-mW*cW*dTW/dt=dQ/dt
Hier sind mi, mw, cV und cW konstant.

Nimmt man an, dass TW konstant ist, erhält man mit Ti(0)=Ti0 folgende Lösung
Ti=TW+(Ti0-TW)*e^(-t*k*A/(m*cV))

Ich freue mich über alle Hinweise, die mich weiterbringen

Gruß
pddy

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ledum

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14:07 Uhr, 29.07.2016

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Hallo
ganz verstehe ich deine Gleichungen nicht.
mit T_w=const folgt aus Ihnen dQdt=0
die 2 Gleichungen für Ti und Tw ergeben einfach T=-1mcQ+C
hast du eine Erklärung?
Gruß ledum
pddy22

pddy22 aktiv_icon

15:08 Uhr, 29.07.2016

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Ich habe nur die Lösung gefunden, wenn man annimmt, dass TW konstant ist. Das ist aber nicht richtig.

Ich habe die Gleichungen mal so weit umgeformt, dass alles in einer einzigen Gleichung steht:
T.i+kA(1micv+1mwcw)Ti=kACmicv
C ist eine Integrationskonstante
Jetzt ist alles außer Ti konstant. Wie bestimme ich jetzt die Lösung mit der Anfangsbedingung Ti(0) = Ti0
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ledum

ledum aktiv_icon

01:39 Uhr, 30.07.2016

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Hallo
vergiss die langen Ausdrücke erstmal, bzw kürz sie ab, dann hast du
(deine Zusammenfassung habe ich nicht überprüft)
T'+aT=b
mit der Lösung T=e^(-at)+b/a
Gruß ledum
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Roman-22

Roman-22

02:07 Uhr, 30.07.2016

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> Ich habe die Gleichungen mal so weit umgeformt, dass alles in einer einzigen Gleichung steht:
Wie genau hast du das bewerkstelligt?
pddy22

pddy22 aktiv_icon

09:45 Uhr, 01.08.2016

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Ich habe einen Fehler in den Gleichungen oben gemacht. Hier kommen die richtigen:
Tʹi=TiD+TWE
TʹW=TWA+TiB+C
A, B, C, D und E sind konstanten. Wie löse ich die Differentialgleichungen?
Antwort
Roman-22

Roman-22

10:42 Uhr, 01.08.2016

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Na also, denk ich mir doch, dass man da nicht plötzlich nur eine einzige DGL 1.Ordnung erhalten kann.

> Wie löse ich die Differentialgleichungen?
Nicht einzeln. Du hast ein System aus zwei linearen DGlen und für die Lösung eines solchen gibts fundierte Theorie, in die du dich eben einlesen musst.

zB www.math.tu-berlin.de/fileadmin/i26_matheservice/Module/Skripten/anleitungDG.pdf
oder
www2.math.ethz.ch/education/bachelor/lectures/hs2015/other/mathematik3_HEST/MathIII_Kap1.pdf
oder www.math.tugraz.at~ganster/lv_analysis_2/21_systeme_von_diffgleichungen.pdf
oder
http//www.math.kit.edu/stoch/lehre/mathe42006s/media/k8_35_42.pdf
.....

R
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