Druckarbeit

Druckarbeit

Noch leben wir in einer technischen Kultur, die durch Kolben-Verbrennungsmotoren bestimmt wird. Einen Kolbenmotor finden wir in jedem Auto, das keinen E-Motor hat. Ein Kolben wird in einem Zylinder verschoben und leistet Arbeit, die z.B. ein Auto antreibt.

Der Kolben wird durch den Verbrennungsdruck des Gas-Luft-Gemisches verschoben. Hier soll ein einfaches Modell vorgestellt werden, um eine Vorstellung von den Größenordnungen dieser Arbeitsmaschine zu bekommen. Nehmen wir an, dass der Druck konstant bleibt, wenn er auf einen Kolben wirkt. Stellt euch vor, dass es einen riesigen Druckspeicher gibt, dessen Volumen sehr viel größer als das Volumen des Zylinders ist. Wir gehen von einem großen Kolben aus, so wie es diesen zur Zeiten der ersten Dampfmaschinen gab. Der Kolben hat eine dem Druck zugewandte Fläche von 1 m² und der Kolben wird um einen Meter verschoben. Welche Arbeit wird dabei verrichtet. Wir kennen schon mal die Kraft: Die Druckkraft ist Druck • Kolbenfläche. Checkt nach! Die Einheit dieses Produktes ist eine Kraft mit der Einheit Newton. Wenn wir den Kolben um einen Meter verschieben, dann verrichten wir die Druckarbeit = Druckkraft • Weg. Jetzt fassen wir das mal zusammen:

Druckarbeit = Druck• Kolbenfläche• Weg = Druck •Volumen

Wie nennt man jetzt dieses "seltsame Volumen"? Das ist der Hubraum!!

Was bedeutet nur dV ? dV steht für Volumenänderung. Man könnte aber auch V schreiben und dann dazu sagen, dass dies die Differenz von Endvolumen weniger Anfangsvolumen ist.

Was jetzt fehlt ist eine Zeichnung: Versucht eine zu machen.

Zur Erinnerung:

Eine physikalische Größe beschreibt die messbare Eigenschaft eines Körpers oder Gegenstandes. Die Einheit gibt an, was da gemessen wird. Unter physikalischen Grundgrößen versteht man Größen, die für sich stehen,  z.B. die Länge, die in Meter, m, gemessen wird. Eine zusammengesetzte oder abgeleitete Größe wird aus der Kombination von Grundgrößen gebildet, z.B. Druck = Kraft/Flläche.