Flüssigkeitsbild

Das Bild

Im Flüssigkeitsbild werden dynamische Systeme durch ein hydraulisch äquivalentes Bild veranschaulicht. Das Flüssigkeitsbild eignet sich bestens zur Darstellung von Vorgängen aus der Translations- und der Rotationsmechanik. In der Elektrizitätslehre betrachte man nur den einen Teil des Kondensators, um einfache Schaltungen wie RC-Glied oder Schwingkreis ins Flüssigkeitsbild zu übertragen. In der Thermodynamik bereitet die Entropieproduktion gewisse Schwierigkeiten, weil die Entropie oft zunimmt. Beschränkt man sich auf reversible Prozesse wie ideale Wärmekraftmaschinen, Wärmepumpen oder homogene Wärmespeicher, liefert das Flüssigkeitsbild eine gute Darstellung der Prozessleistung, des zugeordneten Energiestromes oder der Wärmekapazität. Bei total irreversiblen Prozessen könnte man die Energie als Flüssigkeit nehmen und damit Prozesse in thermischen RC-Gliedern untersuchen. Nur geht dann ein beträchtlicher Teil der Aussagekraft des Flüssigkeitsbildes verloren. Das Flüssigkeitsbild ergibt die Grundstruktur des systemdynamischen Modells.

Im Flüssigkeitsbild lässt man die Einheiten weg. Zudem soll die Dichte und die Gravitationsfeldstärke gleich 1 gesetzt werden. So kann jedes homogene System als Gefäss, das in einem riesigen See steht, dargestellt werden. Die Gefässe bilden Kapazitäten, die Verbindungen zwischen den Gefässen können sich restiresistiv oder induktiv verhalten. Der See steht für die Erde, mit der jedes System unbeschränkt Impuls, Drehimpuls, elektrische Ladung und Entropie austauschen kann.

Die einzelnen Grössen werden wie folgt ins Flüssigkeitsbild übertragen:

Flüssigkeitsbild	Translation	Rotation	Elektrizität	Wärme
Flüssigkeitsmenge	Impuls	Drehimpuls	Ladung	Entropie
Gefässquerschnitt	Masse	Massenträgheitsmoment	elektrische Kapazität	Entropiekapazität
Füllhöhe	Geschwindigkeit	Winkelgeschwindigkeit	elektrisches Potenzial	absolute Temperatur
Fallhöhe	Geschwindigkeitsdifferenz	Winkelgeschwindigkeitsdifferenz	Spannung	Temperaturdifferenz