Mainz 2012 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 15: Postersitzung

DD 15.10: Poster

Dienstag, 20. März 2012, 14:00–16:00, P Foyer

Verbrennungsmotoren und Carnotscher Wirkungsgrad: ein gängiges Missverständnis — •Ulrich Harten — Hochschule Mannheim

Der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen kann nicht höher sein als der Carnot`sche Wirkungsgrad. So oder so ähnlich ist es in allen Physikbüchern zu lesen. Dabei werden fast immer Verbrennungsmotoren implizit oder auch explizit zu solchen Wärmekraftmaschinen dazugezählt. Tatsächlich ist der Carnotsche Wirkungsgrad für Verbrennungsmotoren (bei denen die Wärme durch Verbrennung im Zyklus entsteht) vollkommen irrelevant. Dies liegt daran, dass die Entropiebilanz durch Materieströme in und aus der Maschine dominiert wird und meistens auch ohne Abwärme schon positiv ist. Im Gedankenexperiment wird ein Verbrennungsmotor mit idealem Wirkungsgrad eins vorgestellt. Im Unterricht ist also zu unterscheiden zwischen echten Wärmekraftmaschinen, die mit der Umgebung nur Wärme und Arbeit austauschen (z.B. Dampfturbine, Stirling-Motor) und Verbrennungsmotoren. Der Wirkungsgrad realer Verbrennungsmotoren ist durch den konkreten Prozess begrenzt, nicht durch den zweiten Hauptsatz.