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Isentrope Zustandsänderung



Viel mehr Information über die Wärmelehre u.a. auch der Aggregatzustände finden Sie hier

Kommen wir zur Betrachtung des Verdichtungstakts, oben rot gekennzeichnet innerhalb des Kreisprozesses bei einem Benzinmotor. Das Volumen wird deutlich verkleinert und der Druck dadurch einigermaßen erhöht. Der Vorgang soll so schnell erfolgen, dass es zu keinem Wärmeabfluss in die Umgebung kommt. Die Entropie bleibt also gleich. Unter dieser Voraussetzung ist der Prozess auch reversibel (umkehrbar).

Schauen wir doch einmal, ob wir diesen Teil der Kurve zum Leben erwecken können. Wir gehen von einem Einzelhubraum von 500 cm3 aus, so wie er z.B. bei Mini- und BMW-Drei- bzw. Vierzylindern verwendet wird Auf den Lader müssen wir allerdings einstweilen noch verzichten, beginnen aber trotzdem mit maßvollen 10 : 1 Verdichtung, was dann am Ende ein Volumen von 50 cm3 ergibt.

Geg.: V1 = 500 cm3, V2 = 50 cm3, T1 = 373 K (= 100°C)

Ges.: T2 in K

Formel:

Ergebnis: T2 = 937 K, was 664°C entspricht

Auf das Ergebnis kommt man, wenn man für (Kappa) den Wert 1,4 für Luft annimmt. Mehr über finden Sie weiter unten auf der Seite. Hier ergibt sich für 0,4. Jetzt braucht man noch einen überall leicht zu findenden (wissenschaftlichen) Taschenrechner mit der Möglichkeit, xY berechnen zu können.

9 : 1898 K (625°C)
10 : 1937 K (664°C)
11 : 1973 K (700°C)
12 : 11.008 K (735°C)
13 : 11.041 K (768°C)
14 : 11.072 K (799°C)
15 : 11.102 K (829°C)
16 : 11.131 K (858°C)
17 : 11.158 K (885°C)
18 : 11.185 K (912°C)
19 : 11.211 K (938°C)

Und was sagen Sie dazu? Ganz schön viel nur für eine Verdichtung von 10 : 1. Durch die zusätzlich errechneten Werte versteht man auch, warum ein Dieselmotor mit noch höherer Verdichtung ohne elektrische Zündung auskommt. Übrigens wenn ein komplett neuartiger Verbrennungsmotor erstmalig gebaut wird, schleppt man den erst einmal mit einem E- Motor. Bei normaler Verdichtung erreicht der Betriebstemperatur ohne einen Tropfen Kraftstoff zu verbrennen.

Isentropenexponent . . .

Wiederholung: Die spezifische Wärmekapazität bezeichnet den Energieaufwand in kJ, der nötig ist, um ein kg eines Stoffes um ein Grad zu erwärmen. Für Gase gibt es hierbei zwei Möglichkeiten, nämlich das Volumen konstant zu halten oder einen Teil der zugeführten Wärmeenergie zur Volumenänderung zu verwenden.

Der Isentropenexponent (Kappa) vergleicht also durch Teilung von cp durch cV die beiden Wärmekapazitäten.

Logisch, dass man wegen der Volumenänderungsarbeit bei cp mehr Energie braucht. Wird hingegen bei cV das Volumen konstant gehalten, kommt die zugeführte Wärme allein der inneren Energie zugute. cp ist also stets größer als cV, demnach größer als 1. 02/17

Mehr über im Video unten.


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