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6.4 Kreisprozess nach STIRLING und STIRLING-Motor p 2 Teilprozesse Teilprozess '1' → '2': Isochore Erwärmung Teilprozess '2' → '3': Isotherme Expansion (Arbeitstakt) Teilprozess '3' → '4': Isochore Abkühlung Teilprozess '4' → '1': Isotherme Kompression 3 1 T 2 4 T 1 V 1 V 2 V 4 → 1 1 → 2 2 → 3 3 → 4 T 2 T 1 Abb. 6-05: Kreisprozess nach STIRLING (rechtsläufig) – Wärmekraftmaschine. Oberes Teilbild: Darstellung im p,V -Diagramm. Unteres Teilbild: Realisierung der Teilprozesse. Wärmelehre – Abschnitt 6 - 82 - ’2. Hauptsatz der Wärmelehre’
6.4.1 Beschreibung des Kreisprozesses Der Kreisprozess nach STIRLING setzt sich zusammen aus zwei Isothermen und zwei Isochoren. Er ist in Abb. 6-05 in einem idealisierten p,V-Diagramm dargestellt. Der Arbeitsstoff bleibt im System eingeschlossen, es liegt ein geschlossenes System vor. Erwärmung und Abkühlung erfolgt von außen. Der Arbeitsstoff durchläuft folgende Zustandsänderungen • '1' → '2': Isochore Wärmeaufnahme (Aufwärmen von auf T ). Q12 T1 2 T 2 Q23 = Arbeitsabgabe − W23 Q34 T2 T1 T 1 • '2' → '3': Isotherme Expansion bei der Temperatur ). (Wärmeaufnahme • '3' → '4': Isochore Wärmeabgabe (Abkühlen von auf ). • '4' → '1': Isotherme Kompression bei der Temperatur (Wärmeabgabe − Q 41 = Arbeitsaufnahme W 41 ). 6.4.2 Umgesetzte Wärmen und Arbeiten Wegen Δ T = T2 −T1 = T1 −T2 ist betragsmäßig die Wärmeaufnahme auf dem Weg ('1' → '2') gleich der Wärmeabgabe auf dem Weg ('3' → '4'). Bei der technischen Realisierung in einem Heißgasmotor wird das Arbeitsgas auf den Wegen ('1' → '2') und ('3' → '4') nicht periodisch von außen aufgeheizt bzw. abgekühlt. Vielmehr pumpt man den Arbeitsstoff mittels eines Verdrängerkolbens von einem Raum im Kontakt mit dem Wärmebad T 1 in einen Raum im Kontakt mit dem Wärmebad T 2 und umgekehrt. Für die Aufwärmung des Arbeitsstoffes auf dem Weg ('1' → '2') und die Abkühlung auf dem Weg ('3' → '4') sorgt ein Wärmespeicher (Regenerator). Die dabei übertragenen Wärmen Q12 und Q34 bleiben innerhalb der Maschine, so dass nur die Wärmen Q23 und Q41 über die Systemgrenzen ausgetauscht werden. Technisch wird der Regenerator durch Kupferwolle realisiert, durch die der Arbeitsstoff auf den Wegen ('1' → '2') bzw. ('3' → '4') gedrückt wird (vgl. Abb. 6-06). 6.4.3 Thermodynamischer Wirkungsgrad Es gilt die Definition für den thermodynamischen Wirkungsgrad η th,C = abgegebene Arbeit W aufgenommene Wärme Q 23 Die insgesamt abgegebene Arbeit W ist die Summe aller bei den Zustandsänderungen übertragener Arbeiten W = W + W + W + 12 23 34 W41 Für die beiden isochoren Prozesse ist W = W 0 12 34 = Für die beiden isothermen Prozesse ergibt sich Wärmelehre – Abschnitt 6 - 83 - ’2. Hauptsatz der Wärmelehre’
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Wärmelehre Skript Idee: Jürgen Gi
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3.2.5.2 Flüssigkeiten ............
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Beispiele Aus Volumen V und Masse m
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2.2.3 Anwendung des Satzes von der
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2.2.6 Berechnung des Gesamtdruckes
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1 2 pV = N mM v 3 2 ⎡1 2 ⎤ pV =
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Für die Festlegung der Basiseinhei
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10 000 Ω 6 000 4 000 2 000 1 000 8
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2.3.4 Molare Gaskonstante R m und I
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