2 - Geschichtlicher Überblick

2.2 - Spezifische Beispiele

2.2.1 - Thermodynamik der Verbrennungsmotoren

2.2.1.1 - Die Grundlagen der Thermodynamik

Die Thermodynamik stützt sich auf die folgenden Grundlagen:

- die Energie kann nicht aus dem Nichts stammen oder zerstört werden;

- die Energieformen können nur folgendermaßen umgewandelt werden: gespeicherte Energie (Treibstoff) in Wärme und Wärme in mechanische Energie;

- die Wärme lässt sich nie vollständig in mechanische Arbeit umwandeln, eine der Gründe ist die auftretende Reibung der in Kontakt tretenden bewegten Komponenten;

- alle natürlichen und technischen Vorgänge der Energieumwandlung sind irreversibel und verlaufen in die wahrscheinlichere Richtung, d.h. Wärme geht von selbst nur von wärmeren in kältere Körper über;

- die umgekehrte Richtung, also der Übergang von einem kälteren zu einem wärmeren Körper kann nur mit einer Energiezugabe erzielt werden.

2.2.1.2 - Arten von Umwandlungen

Die thermodynamischen Umwandlungen werden je nach der Zustandsänderung benannt, unter denen sie stattfinden. So ist eine Umwandlung:

- bei konstantem Druck isobar;

- bei konstantem Volumen isochore;

- bei konstanter Temperatur isotherm;

- ohne Wärmeaustausch adiabatisch;

- ohne Wärmeaustausch und ohne Reibung isentrop;

- und bei allgemeiner Zustandsänderung polytrop

genannt.

Wenn wir den Prozess des perfekten Gases untersuchen, können wir die Gesetze dieser Transformationen ausdrücken, da wir die Konstante nach J. Gay Lussac (1778 - 1850) benutzen können: PV = RT. Es ergibt sich folgende  Konstante: PV = R (267 + t), welche nahe bei PV = R (273,15 + t) liegt.

Das Gesetz von Gay-Lussac führte zusammen mit dem Gesetz von Boyle-Mariotte einige Jahre später zum Gesetz der „perfekten Gase“, welches folgendermaßen definiert ist: PV = nRT oder PV = NkT. Es ist die Basis für einfache Modellierungen von Gasen in thermodynamischen Systemen.

2.2.1.3 - Funktionsprinzip

im Treibstoff enthaltene chemische Energie wird durch eine Sauerstoff erfordernde Verbrennung in Wärme umgewandelt. Diese durch Wärme erzeugte Energie wird mittels mechanischer Komponenten, welche die sogenannte Wärmekraftmaschine bilden, in Arbeit umgewandelt.

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