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Übungen: Funktionsweise des Stirlingmotors

Fünf Aufgaben zum Aufbau, zum Ablauf der vier Takte und zu den Energieübertragungen.

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Übungsaufgaben

1Die vier Takte in der richtigen ReihenfolgeAFB I

Ordnen Sie die vier Takte des Stirlingmotors so, wie sie nacheinander ablaufen. Beginnen Sie mit dem Takt, in dem der Motor Arbeit abgibt.

Verschiebe die Einträge mit den Pfeiltasten, bis die Reihenfolge stimmt.
1Das heiße Gas dehnt sich aus und schiebt den Arbeitskolben nach außen.
2Der Verdrängerkolben schiebt das Gas auf die kalte Seite, das Volumen bleibt gleich.
3Das kalte Gas wird zusammengedrückt.
4Der Verdrängerkolben schiebt das Gas zurück auf die heiße Seite.
Die beiden Takte mit dem Verdrängerkolben liegen immer zwischen den Takten des Arbeitskolbens: erst heiß ausdehnen, dann abkühlen, dann kalt zusammendrücken, dann wieder erwärmen. Nur so wird beim Zusammendrücken weniger Arbeit gebraucht, als beim Ausdehnen frei wird.
2Welcher Kolben macht was?AFB I

Ordnen Sie jede Aussage dem passenden Bauteil zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke die Ziffer des Korbs.
1Arbeitskolben
2Verdrängerkolben
Merksatz: Der Arbeitskolben ändert das Volumen, der Verdränger nur den Ort des Gases. Wer das verwechselt, kann die isochoren Takte im V-p-Diagramm nicht erklären.
3Aussagen zum StirlingmotorAFB II

Entscheiden Sie für jede Aussage, ob sie stimmt.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie neu.
Aussage 1 von 5

Die zentrale Idee steckt in Aussage 4: Weil heißes Gas bei gleichem Volumen stärker drückt, liefert die Expansion mehr Arbeit, als die Kompression kostet. Die Differenz ist die Nutzarbeit.
4Der Merktext zum StirlingmotorAFB I

Vervollständigen Sie den Text mit den passenden Begriffen. Ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken — mit Tab und Enter geht es genauso.

Der Stirlingmotor ist eine : Er nimmt an einer heißen Stelle Wärme auf und gibt an einer kalten Stelle Wärme ab. Der schiebt das Gas zwischen den beiden Seiten hin und her, ohne das Volumen zu ändern. Das Volumen ändert der , der die Arbeit auf das Schwungrad überträgt. Nach Takten ist das Gas wieder im Ausgangszustand — das nennt man einen . Ohne einen läuft der Motor nicht.

Übrig bleibt „Gasmenge“: Die bleibt beim Stirlingmotor nämlich gleich — es ist immer dasselbe Gas im Zylinder. Genau deshalb darf man die drei Gasgesetze anwenden.
5Was passiert energetisch?AFB II

Ordnen Sie jedem Takt zu, was dabei energetisch geschieht.

Klicke links einen Takt an und dann rechts die passende Aussage.
Arbeit wird nur in den beiden Takten des Arbeitskolbens umgesetzt (1 und 3), Wärme nur in den beiden Takten des Verdrängerkolbens (2 und 4). Der Gewinn des Motors ist die Differenz aus Takt 1 und Takt 3.