Der Kreisprozess des Heißluftmotors
Das V-p-Diagramm
Du hast ein einfaches V-p-Diagramm bereits im Kontext der Wasserrakete kennengelernt.
Der Funktionsgraph in einem V-p-Diagramm kann immer nur den Zusammenhang zwischen V und p für eine konstante Temperatur darstellen.
Möchte man für eine andere Temperatur darstellen, wie der Druck vom Volumen abhängt, muss man einen weiteren Funktionsgraphen zeichnen.
Das V-p-Diagramm in Abhängigkeit der Temperatur
Aufgabe 1
Beschreibe (kurz) wie sich der Druck eines Gases verändert, wenn du seine Temperatur erhöhst, das Volumen dabei aber konstant lässt. Dabei können dir die eingezeichneten Punkte helfen.
Hinweis: Der Button "Ausschnitt anzeigen" ist erst für die nächste Aufgabe relevant.
Der Kreisprozess des Heißluftmotors im V-p-Diagramm
Der Kreisprozess des Heißluftmotors lässt sich im V-p-Diagramm darstellen, sodass man zu jedem Zeitpunkt des Kreislaufs ablesen kann, wie sich Druck und Volumen verhalten.
Dazu ist der benötigte Ausschnitt des oberen V-p-Diagramms unten noch einmal vergrößert dargestellt.
Du kannst dir den Ausschnitt oben anzeigen lassen, indem du "Ausschnitt anzeigen" anklickst.
Energieübertragungen im Kreisprozess des Heißluftmotors
Starte die Animation des Motors.
Du kannst die Geschwindigkeit der Animation mithilfe des Schiebereglers einstellen.
Aufgabe 2
a) Beschreibe (kurz) in welchen Phasen (1-4) des Kreisprozesses der Motor Energie aufnimmt und in welchen er Energie abgibt.
Erinnere dich: Wird Gas komprimiert, so muss man ihm Energie hinzufügen.
Dehnt sich Gas aus (Expansion), so gibt es Energie ab.
Tipp: In jeder Phase wird Energie übertragen - es ist nur nicht immer die gleiche Energieform.
b) Erkläre (kurz) wie man mithilfe des V-p-Diagramms die Energie berechnen kann, die beim Komprimieren der Luft dem Motor zugeführt wird und die Energie , die beim Expandieren der Luft vom Motor abgegeben wird.
Erinnere dich: Wie hast du die Energie der Wasserrakete berechnet, die beim Pumpen (Komprimieren) übertragen wurde?
Tipp: Du kannst dir mit dem einem Klick auf "Tipp" Unterstützung holen. :)
c) Als nutzbare Energie bezeichnet man die Differenz der abgegebenen und der aufgenommenen Energie . Beschreibe (kurz) wie man die nutzbare Energie mithilfe des V-p-Diagramms bestimmen kann. Beziehe dich dabei auf deine Lösung von Teilaufgabe b).
Aufgabe 3
Überprüfe mithilfe der Animation deine Aufzeichnungen zur Erklärung des Kreisprozesses, die du vorbereitend zu dieser Videokonferenz erstellt hast.