Grundlagen der Wärmelehre und Thermodynamik - Aklimex.de

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3.3. 1. Hauptsatz der Wärmelehre Die Zufuhr oder Abgabe einer Wärmemenge kann zu einer Änderung der inneren Energie und zum Verrichten bzw zur Aufnahme einer Arbeit führen: Zufuhr bzw. Änderung Aggregatzustand Änderung der inneren Abgabe einer Änderung Temperatur Energie Wärmemenge Änderung Volumen Abg. / Aufn. mechanische Arbeit 3.4. 3.5. Die einem Körper zugeführte Wärmemenge QW ist gleich der Summe aus Änderung der inneren Energie Δ Winn und abgegebener mechanischer QW = Δ Winn + Wmech Arbeit Wmech. QW = + n bedeutet zugeführte Wärmemenge QW = - n bedeutet abgegebene Wärmemenge Δ Winn = + n bedeutet Zunahme der inneren Energie Δ Winn = - n bedeutet Abnahme der inneren Energie Wmech = + n bedeutet abgegebene mechanische Arbeit Wmech = - n bedeutet aufgenommene mechanische Arbeit Satz von der Erhaltung der Energie Bei allen Vorgängen bleibt die Summe aller Energien Wgesamt = konstant konstant. Energie entsteht nicht und verschwindet nicht. Wärmekraftmaschinen Wärmekraftmaschinen dienen der Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Arbeit. Dampfkraftmaschinen Die Energie von Wasserdampf bei hohem Druck und hoher Temperatur wird zum Verrichten von Arbeit genutzt. Der Dampf wird außerhalb der Maschine erzeugt. Bsp.: Kolbendampfmaschine, Dampfturbine Verbrennungskraftmaschinen Die im Kraftstoff (Benzin, Gas) gespeicherte chemische Energie wird durch Verbrennung in Wärmeenergie umgewandelt und zum Verrichten von Arbeit genutzt. Die Verbrennung erfolgt innerhalb der Maschine. Bsp.: Ottomotoren und Dieselmotoren zählen zu den Kolbenverbrennungsmaschinen; Gasturbinen dagegen besitzen eine Wirkungsweise ähnlich der Dampfturbine
3.6. 3.7. 3.8. Dieselmotoren, Arbeit beim Viertakt-Dieselmotor Im Arbeitszylinder wird in verdichtete und dadurch erhitzte Luft, Kraftstoff durch eine Düse eingespritzt. Der Kraftstoff entzündet sich; die entstehende Wärmeenergie wird zur Bewegung des Kolbens genutzt. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens wird durch Pleuelstange, Kurbelwelle und Schwungrad in eine Drehbewegung gewandelt. Tätigkeiten des Motors 1. Takt Ansaugen von Luft 2. Takt Verdichten der Luft 3. Takt Einspritzen von Kraftstoff, entzünden, ausdehnen = Arbeitstakt 4. Takt Ausschieben der Verbrennungsgase vom Motor aufgenommene Arbeit 1. Takt W1 Arbeit zum Ansaugen, Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit 2. Takt W2 Arbeit zum Verdichten, Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit 3. Takt W3 Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit 4. Takt W4 Arbeit zum Ausschieben, Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit vom Motor abgegebene Arbeit 3. Takt mechanische Arbeit Wmech Es gilt: Wmech > W1 + W2 + W3 + W4 Ottomotor Die Arbeitsweise des Ottomotors ist ähnlich dem Dieselmotor. Im Vergaser wird aus Kraftstoff und Luft ein sprühnebelartiges Gemisch erzeugt und vom Motor angesaugt. Die Zündung erfolgt durch einen elektrischen Funken. Ottomotoren gibt es als Zweitakt- und Viertaktmotoren. Wirkungsgrad η Der Wirkungsgrad η einer Maschine ist gleich dem Quotienten aus der von der Maschine abgegebenen Arbeit Wab und der der Maschine zugeführten Wärmeenergie QW. Der Wirkungsgrad jeder Wärmekraftmaschine ist kleiner als 1,0 η < 1,0 bzw. kleiner als 100 %. η < 100 % Beispiele: Dampfmaschinen η = ... 0,20 η = ... 20 % Gasturbinen η = ... 0,30 η = ... 30 % Ottomotoren η = ... 0,35 η = ... 35 % Dieselmotoren η = ... 0,40 η = ... 40 % = W ab Q W
Seite 1 und 2: Grundlagen der Wärmelehre (Erläut
Seite 3 und 4: 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. Grundgleichung
Seite 5: 3. 3.1. 3.2. Energieumwandlungen Ä

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