Wir sind eigentlich mit unserer Reihe 'Chemie' schon längst in die Physik 'abgerutscht', aber macht ja nichts, Erkenntnisse gewinnen wir trotzdem. Und wenn wir genug Chemie-eigene Themen beisammen haben, lagern wir die 'Wärmelehre' oder 'Thermodynamik' aus. Also weiter im Text . . .

Man sagt der neuen Generation mittelschwerer Elektroautos unter günstigen Bedingungen einen Verbrauch von ca. 12 kWh nach, als mit vorsichtigem Gasfuß und ohne Klimaanlage bzw. Heizung. Welchem Benzinverbrauch würde das entsprechen?

Bei den Eigenschaften von Kraftstoffen finden Sie den Wert 42,3 MJ/kg, was 42.300 kWs entspricht. Geteilt durch 3.600 kommen da 11,75 kWh heraus, also fast 12 kWh. Ein sparsam bewegtes E-Auto verbraucht also etwa 1 kg Benzin, was bei einer Dichte von 0,7 kg/cm³ und noch etwas mehr ca. 1,33 Liter auf 100 km ergibt.

Damit ist es aber noch kein annäherndes 1-Liter-Auto, weil der Kraftstoff mit wesentlich weniger Wirkungsgradverlust in den Tank kommt als die elektrische Ladung in die Batterie. Je nach Kälte und Schnelligkeit können hier bis zu 30 Prozent verloren gehen. Aber als 1,5 bis 2-Liter-Autos können wir diese E-Generation schon bezeichnen, allerdings gerechnet ab Zapfstelle bzw. Steckdose.

Noch ein Beispiel aus der Praxis: Einer Bremsanlage sagt man die im Vergleich zum Antrieb ca. sechsfache Leistungsfähigkeit beim Lkw, die vierfache beim Pkw und immer noch doppelte bei Supersportwagen nach. Für einen mittleren Pkw nehmen wir also 400 kW Bremsleistung an, was 400 kJ/s entsprechen würde.

Hätten Sie gewusst, dass eine vollständig aus GG bestehende Bremsscheibe schon in der Kompaktklasse (B-Segment) 10 kg wiegt? Kombinierte mit Topf aus Stahl oder Aluminium sind etwas leichter, aber für unsere Rechnung ist die vollständig aus GG günstiger. Macht also zusammen 40 kg, auf die der Wärmeeintrag wirkt. Die spezifische Wärmekapazität von Gußeisen beträgt 0,5 kJ/(kg•K).

	Q		400 kJ
ΔT =		=		= 20 K
	m • c		40 kg • 0,5 kJ/(kg•K)

Zugegeben ein wenig theoretisch, weil sämtlichen Wärmeübergang an die Umgebung weglassend, ist es doch interessant, dass die Temperatur der Bremsscheiben im Mittel um 20°C pro Sekunde(!) zunimmt. Und warum werden dann nicht nach 35 Sekunden Vollbremsung die ca. 700°C für Rotglut erreicht? Weil keine Vollbremsung so lange dauert. Aus 200 km/h sind es z.B. 7 bis 9 Sekunden.

Wenn allerdings die Abkühlung zwischen Vollbremsungen z.B. bei Rennwagen nicht ausreicht oder man lange steil bergab dauernd auf der Bremse steht, kann das vielleicht doch passieren, je schwerer das Gefährt, umso eher. Klemmt also Ihr Gaspedal bei Volllast, so wie in USA geschehen, dann sollten Sie einmal entschlossen das Fahrzeug samt Motor bis Null bremsen und nicht immer wieder zaghaft. 02/17