Thermodynamischer Kreisprozess
Ein thermodynamischer Zyklus ist eine Reihe von thermodynamischen Prozessen, die ein System in seinen Ausgangszustand zurückführt. Die Eigenschaften hängen nur vom thermodynamischen Zustand ab und ändern sich daher während eines Zyklus nicht. Variablen wie Wärme und Arbeit sind über einen Zyklus nicht Null, sondern hängen vielmehr vom Prozess ab. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik schreibt vor, dass der Netto-Wärmeeintrag gleich dem Netto-Arbeitsausgang über einen beliebigen Zyklus ist. Der sich wiederholende Charakter des Prozesspfades ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb, was den Zyklus zu einem wichtigen Konzept in der Thermodynamik macht.
Wenn sich der zyklische Prozess im Uhrzeigersinn um die Schleife bewegt, dann stellt er eine Wärmekraftmaschine dar, und W wird positiv sein. Wenn er sich gegen den Uhrzeigersinn bewegt, stellt er eine Wärmepumpe dar, und W wird negativ sein.
Beispiel eines P-V-Diagramms eines thermodynamischen Zyklus.
Klassen
Zwei primäre Klassen von thermodynamischen Zyklen sind Leistungszyklen und Wärmepumpenzyklen. Leistungszyklen sind Zyklen, die einen Teil der zugeführten Wärme in mechanische Arbeit umwandeln, während Wärmepumpenzyklen die Wärme von niedrigen zu hohen Temperaturen mit Hilfe mechanischer Arbeit übertragen.
Thermodynamische Leistungszyklen
Thermodynamische Leistungszyklen sind die Grundlage für den Betrieb von Wärmekraftmaschinen, die den größten Teil der elektrischen Energie der Welt liefern und fast alle Kraftfahrzeuge antreiben. Leistungszyklen lassen sich nach der Art der Wärmekraftmaschine, die sie modellieren wollen, unterteilen. Die gebräuchlichsten Zyklen, die Verbrennungsmotoren modellieren, sind der Otto-Zyklus, der Benzinmotoren modelliert, und der Diesel-Zyklus, der Dieselmotoren modelliert. Zu den Zyklen, die externe Verbrennungsmotoren modellieren, gehören der Brayton-Zyklus, der Gasturbinen modelliert, und der Rankine-Zyklus, der Dampfturbinen modelliert.
Diagramm der Wärmekraftmaschine.
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Fragen und Antworten
F: Was ist ein thermodynamischer Kreislauf?
A: Ein thermodynamischer Zyklus ist eine Reihe von thermodynamischen Prozessen, die ein System in seinen Ausgangszustand zurückführen.
F: Ändern sich die Eigenschaften während eines thermodynamischen Zyklus?
A: Nein, die Eigenschaften hängen nur vom thermodynamischen Zustand ab und ändern sich daher während eines Zyklus nicht.
F: Sind Wärme und Arbeit während eines thermodynamischen Zyklus gleich Null?
A: Nein, Wärme und Arbeit sind über einen Zyklus hinweg nicht gleich Null, sondern hängen vom Prozess ab.
F: Was besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik über einen Zyklus hinweg?
A: Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Nettowärmezufuhr bei jedem Zyklus gleich der Nettoarbeitsleistung ist.
F: Warum ist der Zyklus ein wichtiges Konzept in der Thermodynamik?
A: Die sich wiederholende Natur des Prozessweges ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb, was den Zyklus zu einem wichtigen Konzept in der Thermodynamik macht.
F: Was bedeutet ein thermodynamischer Zyklus im Uhrzeigersinn?
A: Wenn sich der zyklische Prozess im Uhrzeigersinn um die Schleife bewegt, handelt es sich um eine Wärmekraftmaschine, und W ist positiv.
F: Was stellt ein thermodynamischer Kreislauf gegen den Uhrzeigersinn dar?
A: Wenn er sich gegen den Uhrzeigersinn bewegt, handelt es sich um eine Wärmepumpe, und W ist negativ.
