Modelica: Konnektoren
Eine objektorientierte Modellierungsmethode, bei der einzelne Komponenten nach dem Lego-Prinzip zu Modellen zusammengefügt werden können, benötigt vordefinierte Verbindungsstücke (Port oder Konnektor), die festlegen, wie die einzelnen Komponenten miteinander wechselwirken. Die Systemphysik bietet mit dem Energieträgerkonzept der Karlsruher Physikkurses eine effiziente Methode an, um das Verhalten solcher Verbindungsstücke zu beschreiben. Eine ähnliche Idee liegt der Modellierungsmethode mit Bondgraphen zugrunde.
Energieträgermodell der Systemphysik
In der Systemphysik geht man von sieben mengenartigen Grössen und den zugehörigen Potentialen aus. Multipliziert man die Stärke des Mengenstromes mit dem jeweiligen Potential, erhält man den zugeordneten Energiestrom IW
- [math]I_W=\varphi_{Menge}I_{Menge}[/math]
Die untenstehende Tabelle zeigt die sieben bilanzierfähigen Mengen der Physik
| Menge | Zeichen | Einheit | Potenzial | Zeichen | Einheit | Bemerkung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Volumen | V | m3 | Druck | p | Pa | keine Erhaltungsgrösse |
| Masse | m | kg | Gravitationspotential | φG | J/kg | schwere Masse |
| Stoffmenge | n | mol | chemisches Potential | μ | J/mol | keine Erhaltungsgrösse, viele Komponenten |
| elektrische Ladung | Q | Coulomb C | elektrisches Potential | φ | Volt V | auch negative Werte möglich |
| Impuls | px | 1 Ns = 1 kgm/s | Geschwindigkeit | vx | m/s | drei "Sorten" |
| Drehimpuls | Lx | 1 Nms = 1 kgm2/s | Winkelgeschwindigkeit | ωx | 1/s | drei "Sorten" |
| Entropie | S | J/K | Temperatur | T | Kelvin (K) | nur Produktion |