Zum NachschlagenZurück zur ErklärungDer stirlingsche Kreisprozess — Merksätze, Formeln und Beispiele nachlesen.
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Übungsaufgaben
1Jeder Schritt eine ZustandsänderungAFB I
Ordnen Sie jedem Schritt des Kreisprozesses die passende Zustandsänderung zu.
Klicke links einen Schritt an und dann rechts die passende Beschreibung.
Die Reihenfolge ist immer dieselbe: heiß ausdehnen, abkühlen, kalt zusammendrücken, erwärmen. Isotherm heißt gebogene Kurve, isochor heißt senkrechte Linie.
2Welches Gesetz gilt wo?AFB II
In jedem Abschnitt des Kreisprozesses gilt ein anderes Gasgesetz. Setzen Sie in jeder Zeile genau ein Kreuz.
Setze in jeder Zeile genau ein Kreuz.
| \( p \cdot V \) = konstant | \( \dfrac{p}{T} \) = konstant | \( \dfrac{V}{T} \) = konstant | |
|---|---|---|---|
| 1 → 2 (isotherme Expansion) | |||
| 2 → 3 (isochore Abkühlung) | |||
| 3 → 4 (isotherme Kompression) | |||
| 4 → 1 (isochore Erwärmung) |
Im stirlingschen Kreisprozess kommt das zweite Gas-Gesetz gar nicht vor: Es gibt keinen Schritt bei konstantem Druck. Gebraucht werden nur das erste (isotherm) und das dritte (isochor).
3Die Eckpunkte nachrechnenAFB II
Im Beispiel gilt Zustand 1: \( V = 100\ \mathrm{cm^3} \), \( p = 6\ \mathrm{bar} \), \( T = 600\ \mathrm K \). Berechnen Sie die fehlenden Werte der übrigen Eckpunkte.
Nutze für 1→2 und 3→4 das erste Gas-Gesetz, für 2→3 und 4→1 das dritte.
| V in cm³ | p in bar | T in K | |
|---|---|---|---|
| Zustand 2 | 300 | 600 | |
| Zustand 3 | 300 | 1 | |
| Zustand 4 | 100 | 300 |
1→2 isotherm: \( 6\cdot 100 = p_2\cdot 300 \Rightarrow p_2 = 2\ \mathrm{bar} \). 2→3 isochor: \( \tfrac{2}{600}=\tfrac{1}{T_3} \Rightarrow T_3 = 300\ \mathrm K \). 3→4 isotherm: \( 1\cdot 300 = p_4\cdot 100 \Rightarrow p_4 = 3\ \mathrm{bar} \). Und die Probe 4→1 stimmt ebenfalls: \( \tfrac{3}{300}=\tfrac{6}{600} \).
Isotherm: \( p_1V_1 = p_2V_2 \). Isochor: \( \tfrac{p_1}{T_1} = \tfrac{p_2}{T_2} \).
4Die Zustände nach dem Druck sortierenAFB I
Im Beispiel gilt: 1 (100 cm³, 6 bar), 2 (300 cm³, 2 bar), 3 (300 cm³, 1 bar), 4 (100 cm³, 3 bar). Ordnen Sie die vier Zustände nach abnehmendem Druck.
Verschiebe die Einträge mit den Pfeiltasten, bis die Reihenfolge stimmt.
1Zustand 1 — 6 bar
2Zustand 4 — 3 bar
3Zustand 2 — 2 bar
4Zustand 3 — 1 bar
Die Reihenfolge nach dem Druck ist eine andere als die Reihenfolge im Kreisprozess (1, 2, 3, 4). Auffällig: Die beiden Zustände mit kleinem Volumen (1 und 4) haben den höheren Druck — und der heiße Zustand 1 liegt über dem kalten Zustand 4.
5Aussagen zum KreisprozessAFB II
Entscheiden Sie für jede Aussage, ob sie stimmt.
Fünf Aussagen nacheinander.
Zwei Punkte werden gern verwechselt: Isothermen sind gekrümmt, Isochoren senkrecht — und der Umlaufsinn entscheidet, ob es ein Motor ist.