SD-Modell des idealen Gases
Modell
Der Zustand des idealen Gases kann auf zwei Arten verändert werden, durch heizen und kühlen oder durch komprimieren und entspannen. Um diese Prozesse kontrolliert ablaufen zu lassen, gehen wir von folgender Anordnung aus. Das Gas befinde sich in einem Zylinder, der mit einem Kolben verschlossen ist. Der Zylinderboden sei ideal wärmedurchlässig (diatherm), besitze aber selber keine Wärmekapazität. Die Zylinderwände und der Kolben sind absolut wärmeisoliert (adiabatisch). Der reibunsfrei verschiebbare Kolben schliesst das Gas hermetisch gegen eine inkompressible Flüssigkeit ab, welche für den Druckaufbau verantwortlich ist.
Das Systeme Gas besitzt eine direkte thermische und eine indirekte hydraulische Verbindung zur Umgebung (Portal oder Konnektor). Es kann deshalb mit der Umgebung Energie in Form von Wärme und Arbeit austauschen. Die beiden Portale können auf drei Arten geschaltet werden
- aktiv: ein Entropie- oder Volumenstrom wird mittels einer Pumpe aufgeprägt.
- geschlossen: das Portal lässt keinen Entropie- oder Volumenstrom durch
- direkt verbunden: das Portal ist über ein Element mit grossem Entropie- oder Volumenleitwert mit der Umgebung verbuden
Mit diesen drei Schaltzuständen können vier Prozesse geführt werden
| Prozess | Beschreibung | thermisches Portal | hydraulisches Portal |
|---|---|---|---|
| isochor | V =konst | aktiv | geschlossen |
| isobar | p =konst | aktiv | direkt verbunden |
| isentrop | S =konst | geschlossen | aktiv |
| isotherm | T =konst | direkt verbunden | aktiv |
Bilanz
konstitutive Gleichungen
Rolle der Energie
