Tut 1.2

Aus SystemPhysik
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Intensive Grösse

Nimmt ein System eine bestimmte Menge auf, lässt sich das oft anhand einer zweiten Grösse feststellen, die den "Füllzustand" beschreibt. Ein "Füllzustand" gehört zu den intensiven Grösse, die gespeicherte Menge zu den extensiven Grössen.

Gebiet extensive Grösse intensive Grösse
Wasserversorgung Volumen Füllhöhe
Populationsdynamik Menschen Bevölkerungsdichte
Lufthygiene Schadstoff Konzentration

Potenzial

In der Physik gibt es zu jeder Grundmenge ein intensive Grösse, die man Potenzial nennt. Ein Potenzial beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Mengenstrom und dem zugeordnetem Energiestrom oder der Prozessleistung. Bei einem Speicher zeigt das Potenzial an, wie viel dieser von der entsprechenden Menge aufgenommen hat. Ein Potenzial ist also gleichzeitig Energieträger und Füllstand bezogen auf eine der sieben Primärgrössen.

Gebiet Primärgrösse Potenzial
Gravitation Masse Gravitationspotenzial
Hydrodynamik Volumen Druck
Elektrodynamik elektrische Ladung elektrisches Potenzial
Translationsmechanik Impuls Geschwindigkeit
Rotationsmechanik Drehimpuls Winkelgeschwindigkeit
Thermodynamik Entropie Temperatur
Stoffdynamik Stoffmenge chemisches Potenzial


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Beispiel

Modell eines Reservoirs
Das abgebildete Beispiel zeigt ein Reservoir mit Zu- und Abfluss, sowie die Berechnung der Füllhöhe (intensive Grösse) und des Drucks (Potenzial). Unter Druck versteht man hier den am Gefässboden gemessenen Überdruck gegen die Umgebungsluft. Bei der Modellbildung geht man vom Stock-Flow-Kern aus und setzt zwei Hilfsgrössen ins Systemdiagramm ein, die man mit Hoehe und Druck beschriftet. Danach zieht man einen Pfeil vom Volumen zur Höhe und einen zweiten von der Höhe zum Druck. Durch Doppelklick auf das Symbol öffnet sich ein Dialogfenster. Dort schreibt man bei der Hohe
Hoehe = V/10 {m}

und setzt so den Querschnitt des Reservoirs auf 10 m2. Das Volumen V ist im Dialogfenster unter Required Inputs aufgelistet und kann durch Doppelklick in die Gleichung übernommen werden. Der Druck steigt im Wasser pro zehn Meter Tiefe um ein Bar oder pro 0.1 mm um ein Pascal an. Folglich schreibt man ins Dialogfenster des Drucks

Druck = Hoehe*10000 {m} oder Druck = Hoehe*1e4 {Pa}
Dialogfenster
Die Angabe der korrekten Einheit in geschweiften Klammern ist optional und dient nur der Dokumentation und der eigenen Kontrolle. Das Bild zeigt das Dialogfenser des Drucks.

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