Der Energiebegriff - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 28

a b

3'

T T

T k

3

2

2

T i T i

1

3

T f T f

4 1 4'

4

S S

S min S max S min S max

Abb. 2.5 Die Darstellung des Otto-Zyklus ( a ) und des Dampfmaschinenzyklus ( b )inder S - T -Ebe-
ne. Die nach links oben schraerten Flächen entsprechen den zugeführten Wärmen, die nach rechts
oben schraerten Flächen den abgeführten Wärmen. Die stark umrandeten Flächen entsprechen der
gewandelten Energie, die stark gestrichelten Linien zeigen einen alternativen Weg zur Vergrößerung
des Wirkungsgrads einer Dampfmaschine

Nehmen wir an, dass der Otto-Motor ein Kompressionsverhältnis V f / V i = besitzt,

dann beträgt der Wirkungsgrad dieses Otto-Motors

η = − −,

= ,.

Der realistisch zu erzielende Wirkungsgrad kann mit

η ≈ ,

angenommen werden. Wir wollen nur anmerken, dass der Carnot'sche Kreisprozess unter
gleichen Bedingungen einen Wirkungsgrad

T f
T i =

η Carnot = − ,

besitzt, wobei allerdings eine sehr hohe Verbrennungstemperatur von über T i = K
erreicht wird. Normale Otto-Motoren besitzen daher eine geringere Kompression.

Die Dampfmaschine
Auch die Dampfmaschine operiert mit einem Kreisprozess, der dem Carnot'schen Kreis-
prozess ziemlich ähnlich ist und, wie dieser, aus 4 Zustandsänderungen besteht. Der Wir-
kungsgrad einer Dampfmaschineist daher relativ groß, absolut genommen aber klein, weil
er bei einer niedrigen Temperatur T i stattfindet. Dass diese Temperatur so niedrig ist, liegt
an der speziellen Eigenschat des Dampfmaschinenzyklus, innerhalb des Gebiets der Pha-
senübergänge flüssig ⇌ gasförmig von Wasser zu operieren. In der Abb. 2.5 b ist dieses
Gebiet durch eine schmale Kurve in der S - T -Ebene gekennzeichnet. Den linken Teil dieser
Kurve bezeichnet man als Siedekurve ,denrechtenals Taukurve . Das Gebiet der Phasen-
übergänge wird begrenzt durch eine obere Temperatur, der kritischenTemperatur T k ,die