{"id":43680,"date":"2019-10-13T04:25:43","date_gmt":"2019-10-13T03:25:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-sind-thermodynamische-prozesse-im-otto-zyklus\/"},"modified":"2020-03-09T09:31:52","modified_gmt":"2020-03-09T08:31:52","slug":"was-sind-thermodynamische-prozesse-im-otto-zyklus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-sind-thermodynamische-prozesse-im-otto-zyklus\/","title":{"rendered":"Was sind thermodynamische Prozesse im Otto – Zyklus?"},"content":{"rendered":"
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In einem idealen Otto-Zyklus durchl\u00e4uft das System, das den Zyklus ausf\u00fchrt, eine Reihe von vier Prozessen: zwei isentrope (reversible adiabatische) Prozesse und zwei isochore Prozesse.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Otto Cycle – Prozesse<\/h2>\n
\"Otto-Zyklus<\/a>
pV-Diagramm von Otto Cycle.\u00a0Der durch den gesamten Radweg begrenzte Bereich repr\u00e4sentiert die Gesamtarbeit, die w\u00e4hrend eines Zyklus erledigt werden kann.<\/figcaption><\/figure>\n

In einem idealen\u00a0Otto-<\/a><\/strong>\u00a0Zyklus durchl\u00e4uft das System, das den Zyklus ausf\u00fchrt, eine Reihe von vier intern reversiblen Prozessen: Zwei isentrope (reversible adiabatische) Prozesse wechseln sich mit zwei isochoren Prozessen ab:<\/p>\n

    \n
  1. Isentropische Kompression<\/strong>\u00a0(Kompressionshub) – Das Gas (Kraftstoff-Luft-Gemisch) wird von Zustand 1 nach Zustand 2 adiabatisch komprimiert, wenn sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegt.\u00a0Die Umgebung arbeitet mit dem Gas, erh\u00f6ht seine innere Energie (Temperatur) und komprimiert es.\u00a0Andererseits bleibt die Entropie unver\u00e4ndert.\u00a0Die Volumen\u00e4nderungen und das Verh\u00e4ltnis (\u00a0V\u00a0<\/em>1<\/sub><\/em>\u00a0\/ V\u00a0<\/em>2<\/sub><\/em>\u00a0) werden als Kompressionsverh\u00e4ltnis bezeichnet.<\/li>\n
  2. Isochore Kompression<\/strong>\u00a0(Z\u00fcndphase) – In dieser Phase (zwischen Zustand 2 und Zustand 3) findet eine W\u00e4rme\u00fcbertragung mit konstantem Volumen (der Kolben ruht) von einer externen Quelle auf die Luft statt, w\u00e4hrend sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet .\u00a0Dieser Vorgang soll die Z\u00fcndung des in die Kammer eingespritzten Kraftstoff-Luft-Gemisches und die anschlie\u00dfende schnelle Verbrennung darstellen.\u00a0Der Druck steigt und das Verh\u00e4ltnis (\u00a0P\u00a0<\/em>3<\/sub><\/em>\u00a0\/ P\u00a0<\/em>2<\/sub><\/em>\u00a0) wird als “Explosionsverh\u00e4ltnis” bezeichnet.<\/li>\n
  3. Isentropische Expansion<\/strong>\u00a0(Krafthub) – Das Gas expandiert adiabatisch von Zustand 3 nach Zustand 4, wenn sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt.\u00a0Das Gas wirkt auf die Umgebung (Kolben) ein und verliert eine innere Energie, die der Arbeit entspricht, die das System verl\u00e4sst.\u00a0Auch hier bleibt die Entropie unver\u00e4ndert.\u00a0Das Volumenverh\u00e4ltnis (\u00a0V\u00a0<\/em>4<\/sub><\/em>\u00a0\/ V\u00a0<\/em>3<\/sub><\/em>\u00a0) ist als das isentrope Expansionsverh\u00e4ltnis bekannt, aber f\u00fcr den Otto-Zyklus ist es gleich dem Kompressionsverh\u00e4ltnis.<\/li>\n
  4. Isochore Dekompression (Abgastakt)<\/strong>\u00a0– In dieser Phase wird der Zyklus durch einen Prozess mit konstantem Volumen abgeschlossen, bei dem W\u00e4rme aus der Luft abgef\u00fchrt wird, w\u00e4hrend sich der Kolben im unteren Totpunkt befindet.\u00a0Der Arbeitsgasdruck f\u00e4llt augenblicklich von Punkt 4 auf Punkt 1. Das Auslassventil \u00f6ffnet bei Punkt 4. Der Auslasstakt erfolgt unmittelbar nach dieser Dekompression.\u00a0Wenn sich der Kolben bei ge\u00f6ffnetem Auslassventil vom unteren Totpunkt (Punkt 1) zum oberen Totpunkt (Punkt 0) bewegt, wird das Gasgemisch in die Atmosph\u00e4re abgelassen und der Prozess beginnt von neuem.<\/li>\n<\/ol>\n
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    W\u00e4hrend des Otto-Zyklus wird vom Kolben zwischen den Zust\u00e4nden 1 und 2 (\u00a0<\/span>isentropische Kompression<\/span><\/strong>\u00a0)\u00a0am Gas gearbeitet\u00a0.\u00a0Die Arbeit am Gas am Kolben erfolgt zwischen den Stufen 3 und 4 (\u00a0<\/span>isentropische Expansion<\/span><\/strong>\u00a0).\u00a0Der Unterschied zwischen der vom Gas geleisteten Arbeit und der am Gas geleisteten Arbeit ist das vom Kreislauf erzeugte Netz und entspricht der von der Kreislaufkurve umschlossenen Fl\u00e4che.\u00a0Die durch den Zyklus erzeugte Arbeit multipliziert mit der Geschwindigkeit des Zyklus (Kreisprozessen pro Sekunde) entspricht der vom Otto-Motor erzeugten Leistung.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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    <\/div>\n

    Isentropischer Prozess<\/span><\/h2>\n

    Ein\u00a0<\/span>isentropischer Prozess<\/span><\/strong><\/a>\u00a0ist ein\u00a0<\/span>thermodynamischer Prozess<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, bei dem die\u00a0<\/span>Entropie<\/span><\/strong>\u00a0<\/a>des Fluids oder Gases konstant bleibt.\u00a0Dies bedeutet, dass der\u00a0<\/span>isentrope Prozess<\/span><\/strong>\u00a0ein Sonderfall eines\u00a0<\/span>adiabatischen Prozesses ist,<\/span><\/strong>\u00a0bei dem keine W\u00e4rme- oder Materie\u00fcbertragung stattfindet.\u00a0Es ist ein\u00a0<\/span>reversibler adiabatischer Prozess<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Die Annahme, dass keine W\u00e4rme\u00fcbertragung stattfindet, ist sehr wichtig, da wir die adiabatische N\u00e4herung nur in\u00a0<\/span>sehr schnellen Prozessen verwenden k\u00f6nnen<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

    Isentropischer Prozess und das erste Gesetz<\/span><\/strong><\/p>\n

    F\u00fcr ein geschlossenes System k\u00f6nnen wir den\u00a0<\/span>ersten Hauptsatz der Thermodynamik in Bezug auf die Enthalpie<\/span><\/a><\/strong>\u00a0schreiben\u00a0:<\/span><\/p>\n

    dH = dQ + Vdp<\/span><\/strong><\/p>\n

    oder<\/span><\/strong><\/p>\n

    dH = TdS + Vdp<\/span><\/strong><\/p>\n

    Isentropischer Prozess (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

    dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u2192 H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0=\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span><\/em><\/strong>p<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0(T\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0– T\u00a0<\/span><\/em><\/strong>1<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0) \u00a0\u00a0\u00a0<\/span><\/em><\/strong>\u00a0(f\u00fcr\u00a0<\/span>ideales Gas<\/span><\/a>\u00a0)<\/span><\/em><\/p>\n

    Isentropischer Prozess des idealen Gases<\/span><\/strong><\/p>\n

    Der\u00a0<\/span>isentrope Prozess<\/span><\/strong>\u00a0(ein Sonderfall des adiabatischen Prozesses) kann mit dem\u00a0<\/span>idealen Gasgesetz<\/span><\/strong><\/a>\u00a0ausgedr\u00fcckt\u00a0werden<\/strong><\/a>\u00a0als:<\/span><\/p>\n

    pV\u00a0<\/span>\u03ba<\/span><\/sup>\u00a0= konstant<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

    oder<\/span><\/p>\n

    p\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0V\u00a0<\/span>1\u00a0<\/span><\/sub>\u03ba<\/span><\/sup>\u00a0= p\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0V\u00a0<\/span>2\u00a0<\/span><\/sub>\u03ba<\/span><\/sup><\/strong><\/em><\/p>\n

    wobei\u00a0<\/span>\u03ba = c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0\/ c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0das Verh\u00e4ltnis der\u00a0spezifischen<\/strong><\/a>\u00a0W\u00e4rme<\/strong>\u00a0(oder\u00a0W\u00e4rmekapazit\u00e4ten<\/strong>\u00a0) f\u00fcr das Gas ist.\u00a0Eine f\u00fcr\u00a0konstanten Druck (c\u00a0<\/strong>p<\/sub><\/strong>\u00a0)<\/strong>\u00a0und eine f\u00fcr\u00a0konstantes Volumen (c\u00a0<\/strong>v<\/sub><\/strong>\u00a0)<\/strong>\u00a0.\u00a0Es ist zu beachten, dass dieses Verh\u00e4ltnis\u00a0\u03ba\u00a0\u00a0<\/strong>= c\u00a0<\/strong>p<\/sub><\/strong>\u00a0\/ c\u00a0<\/strong>v<\/sub><\/strong>\u00a0ein Faktor bei der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einem Gas und anderen adiabatischen Prozessen ist.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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    <\/div>\n

    Isochorischer Prozess<\/span><\/h2>\n

    Ein\u00a0<\/span>isochorer Prozess<\/span><\/strong><\/a>\u00a0ist ein thermodynamischer Prozess, bei dem das\u00a0<\/span>Volumen<\/span><\/strong>\u00a0des geschlossenen Systems\u00a0<\/span>konstant bleibt<\/span><\/strong>\u00a0(V = const).\u00a0Es beschreibt das Verhalten von Gas im Beh\u00e4lter, das nicht verformt werden kann.\u00a0Da das Volumen konstant bleibt, funktioniert der W\u00e4rme\u00fcbergang in oder aus dem System nicht mit\u00a0<\/span>p\u2206V<\/span><\/a>\u00a0, sondern \u00e4ndert nur die\u00a0<\/span>innere Energie<\/span><\/strong><\/a>\u00a0(die Temperatur) des Systems.<\/span><\/p>\n

    Isochorischer Prozess und das erste Gesetz<\/span><\/strong><\/p>\n

    Die klassische Form des\u00a0<\/span>ersten Hauptsatzes der Thermodynamik<\/span><\/a>\u00a0ist die folgende Gleichung:<\/span><\/p>\n

    dU = dQ – dW<\/span><\/strong><\/p>\n

    In dieser Gleichung ist dW gleich\u00a0<\/span>dW = pdV<\/span><\/strong>\u00a0und ist bekannt als die\u00a0<\/span>Grenz Arbeit<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Dann:<\/span><\/p>\n

    dU = dQ – pdV<\/span><\/strong><\/p>\n

    Beim\u00a0<\/span>isochoren Prozess<\/span><\/strong>\u00a0und beim\u00a0<\/span>idealen Gas<\/span><\/strong>\u00a0wird die gesamte dem System\u00a0zugef\u00fchrte<\/strong>\u00a0W\u00e4rme zur Erh\u00f6hung der inneren Energie verwendet.<\/span><\/p>\n

    Isochorischer Prozess (pdV = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

    dU = dQ \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/span><\/strong>(f\u00fcr ideales Gas)<\/span><\/em><\/p>\n

    dU = 0 = Q – W \u2192 W = Q \u00a0\u00a0<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/em><\/strong>(f\u00fcr ideales Gas)<\/span><\/em><\/p>\n

    Isochorischer Prozess des idealen Gases<\/span><\/strong><\/p>\n

    Der\u00a0<\/span>isochore Prozess<\/span><\/strong>\u00a0kann mit dem\u00a0<\/span>idealen Gasgesetz<\/span><\/strong><\/a>\u00a0ausgedr\u00fcckt\u00a0werden<\/strong><\/a>\u00a0als:<\/span><\/p>\n

    \"isochorischer<\/a><\/p>\n

    oder<\/span><\/p>\n

    \"isochorischer<\/a><\/p>\n

    In einem\u00a0<\/span>pV-Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0erfolgt der Prozess entlang einer horizontalen Linie mit der Gleichung V = konstant.<\/span><\/p>\n

    Siehe auch:\u00a0\u00a0<\/span>Guy-Lussacs Gesetz<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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    \"Isentropischer<\/a>
    Isentropischer Prozess – Hauptmerkmale<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
    \n
    \n
    \"Isochorischer<\/a>
    Isochorischer Prozess – Hauptmerkmale<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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    <\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

     <\/p>\n

    ……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

    Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    In einem idealen Otto-Zyklus durchl\u00e4uft das System, das den Zyklus ausf\u00fchrt, eine Reihe von vier Prozessen: zwei isentrope (reversible adiabatische) Prozesse und zwei isochore Prozesse.\u00a0W\u00e4rmetechnik Otto Cycle – Prozesse pV-Diagramm von Otto Cycle.\u00a0Der durch den gesamten Radweg begrenzte Bereich repr\u00e4sentiert die Gesamtarbeit, die w\u00e4hrend eines Zyklus erledigt werden kann. 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