Wirkungsgrad der Dampfmaschine

Aus SystemPhysik
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Die besten Dampfmaschinen hatten bereits um 1910 einen sehr hohen Wirkungsgrad und erreichten mit Steinkohle mittlerer Güte einen Verbrauch von etwa 0.5 kg pro PS-Stunde (1 PS-Stunde = 735 W * 3600 s). Der Heizwert (Reaktionsenthalpie) von Steinkohle beträgt etwa 30 MJ/kg. Eine Pferdestärke (PS) entspricht einer Leistung von 735 W.

  1. Wie gross ist der Wirkungsgrad der Dampfmaschine, wenn man die abgegebene Leistung mit dem Heizwert der Steinkohle vergleicht.
  2. Wasserdampf kann in einem Kessel bis auf etwa 350°C erhitzt werden. Mit Hilfe eines Unterdrucks im Kondensator lässt sich die Temperatur des entspannten Dampfes auf etwa 50°C absenken. Welcher Wirkungsgrad erreicht eine zwischen diesen beiden Temperaturen reversibel arbeitende Wärmekraftmaschine, wenn man unter Wirkungsgrad das Verhältnis von freigesetzter Prozessleistung zu Stärke des zufliessenden Energiestromes versteht?
  3. Wieso ist der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine im Vergleich zur reversibel arbeitenden Wärmekraftmaschine immer noch fast drei Mal kleiner?
  4. Wieso haben Verbrennungsmotoren einen viel höheren Wirkungsgrad als Dampfmaschinen?

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