Ein­stieg und All­ge­mei­nes

  • Down­load: Un­ter­richts­pla­nung für das TG (TuM) .
  • Down­load: Un­ter­richts­pla­nung für das TG (Me­cha­tro­nik, nicht mehr ak­tua­li­siert) .
  • For­mel­samm­lun­gen für Ener­gie­tech­nik, die auch beim Abi­tur (Tech­ni­sches Gym­na­sium in Ba­den-Würt­tem­berg) mit den Auf­ga­ben zur Ener­gie­tech­nik aus­ge­ge­ben wer­den.
  • Down­load: Übungs­auf­ga­ben zur Ener­gie­tech­nik (PDF mit Lö­sun­gen)
  • Down­load: Kom­bi­nier­te Auf­ga­ben (PDF mit teil­wei­se sehr aus­führ­li­chen Lö­sun­gen): Nicht nur im Fach Ener­gie­tech­nik, aber dort häu­fi­ger, taucht in den Abi­tur-Prü­fun­gen ein Auf­ga­ben­typ auf, den viele Schü­ler gar nicht mö­gen. Die Ur­sa­che der Ab­nei­gung ist ver­mut­lich, dass in die­sen Auf­ga­ben meh­re­re, wenn auch ein­fa­che ech­nisch-phy­si­ka­li­sche Zu­sam­men­hän­ge ver­knüpft wer­den müs­sen. Wer die nicht ver­stan­den hat oder we­nigstens die For­meln prä­sent hat, ins­be­son­de­re die Sa­che mit der Leistung, und/oder hil­flos vor den Ein­hei­ten steht, ist schnell über­for­dert. An­de­re Schü­ler lö­sen die­se Auf­ga­ben im Han­dum­dre­hen, denn ma­the­ma­tisch sind sie so an­spruchs­los, dass ich sie die Drei­satz-Auf­ga­ben nen­ne.
    Auch auf die­ses Pro­blem kann man sich vor­be­rei­ten, des­halb ha­be ich hier die bis­her gestell­ten "Drei­satz-Auf­ga­ben" mit aus­führ­li­chen Lö­sun­gen zum Üben zu­sam­men­ge­stellt.

    Ich schät­ze die­se Auf­ga­ben übri­gens sehr, denn wo soll sich ech­ni­sches Ver­ständ­nis schu­lisch aus­zah­len wenn nicht im Fach Tech­nik? Da­zu ein Zi­tat aus "Na­tur­wis­sen­schaft - Al­les was man wis­sen muss" von Det­lef Gan­ten, Tho­mas Deich­mann und Thi­lo Spahl, Mün­chen 2005, S.518: Das Lö­sen wohl­de­fi­nier­ter Auf­ga­ben macht näm­lich nur ei­nen klei­nen Teil der men­schli­chen In­tel­li­genz aus, ein wei­taus kom­ple­xe­rer Teil besteht in der Fä­hig­keit, aus der un­end­lich viel­fäl­ti­gen Welt Pro­ble­me her­aus­zu­schä­len, das heißt die Wir­klich­keit zu be­grei­fen und gestal­ten.Als Bei­spie­lewohl­de­fi­nier­ter Auf­ga­bennen­nen die Au­to­ren Schach spie­len und Flie­gen fan­gen - beim ersten sind uns Com­pu­ter über­le­gen, beim zwei­ten Frö­sche.
  • Zum Ein­stieg be­gin­ne ich mit Auf­bau, Funk­tions­wei­se und p, V-Dia­gramm ei­nes Vier­takt-Ot­to-Mo­tors ( sie­he un­ten ).

Idea­le Ga­se

Ver­hal­ten idea­ler Ga­se: Gas­ge­set­ze und pV-Dia­gramm

Ge­set­ze idea­ler Ga­se

Bei al­len Wär­me­kraft­ma­schi­nen wird me­cha­ni­sche Ener­gie aus er­hitz­tem Gas ge­won­nen. Um die­se Vor­gän­ge zu ver­ste­hen, muss man das Ver­hal­ten von Ga­sen ken­nen. Ei­ne Mög­lich­keit da­zu ist die Zustands­glei­chung für idea­le Ga­se, die auch all­ge­mei­ne Gas­glei­chung ge­nannt wird und das Ver­hal­ten von Ga­sen mit ei­ner ein­fa­chen For­mel be­schreibt.

pV-Dia­gramm

Links

Krei­spro­zes­se ideal an­ge­nom­mer Ga­se

Vier­takt-Ot­to­mo­tor

  • In­ter­ner Link: Mo­tor­tech­nik
  • Down­load: Un­ter­richts­pla­nung für Kfz-Me­cha­tro­ni­ker 1. Lehr­jahr (PDF)
  • p-V-Dia­gramm ei­nes Ot­to­mo­tors
  • Link: howstuff­works: How Car En­gi­nes work (Ot­to­mo­tor), How Die­sel En­gi­nes Work (Die­sel­mo­tor), How Two-stro­ke En­gi­nes Work (Zwei­tak­ter), How Ro­ta­ry En­gi­nes Work (Wan­kel­mo­tor) (ge­nial! , 12/2003)
  • Link: Ani­ma­tio­nen von Zwei­takt­mo­tor, Vier­tak­mo­tor, Die­sel­mo­tor und Wan­kel­mo­tor gibt es bei ani­tech . Sie zei­gen nicht nur den Ab­lauf der Pro­zes­se, son­dern auch in­te­rak­tiv den Auf­bau der Mo­to­ren und Be­zeich­nun­gen der Bau­tei­le. (10/2007)
  • Ex­ter­ner Link: Das Ka­pi­tel Brenn­kam­mer zum The­maHVOF(ein Flamm­spritz­ver­fah­ren) von Prof. Klas­sen am Insti­tut für Werk­stoff­tech­nik der Un­iver­si­tät der Bun­des­wehr Ham­burg hat nur in­di­rekt mit Ver­bren­nungs­mo­to­ren zu tun, zeigt aber Pro­ble­me bei der Ver­bren­nung (01/2008). Bei der Ge­le­gen­heit ei­nen Gruß an Prof. Kre­ye, den ich noch als Stu­dent er­lebt ha­be.

Stir­ling­mo­tor

Wär­me­pum­pe

All­ge­mei­ne Links

Grund­la­gen der Ther­mo­dy­na­mik

1. Haupt­satz der Ther­mo­dy­na­mik

2. Haupt­satz der Ther­mo­dy­na­mik

Car­not-Wir­kungs­grad

Was­ser­dampf (rea­les Gas)

p, v, T-Dia­gramm und das Ver­hal­ten von rea­lem Was­ser

In­ge­nieu­re kön­nen recht groß­zü­gig sein, was die Ge­nau­ig­keit ih­rer Da­ten und For­meln an­geht, denn ei­ne un­ge­naue Ab­schät­zung ist bes­ser als gar kei­ne. Aber selbst In­ge­nieu­re rech­nen nicht mehr mit dem Ge­setz für idea­le Ga­se, wenn das Gas zwi­schen­durch flüs­sig wird, wie das bei den Was­ser­dampf­pro­zes­sen in gro­ßech­ni­schen Wär­me­kraft­wer­ken oder in Käl­te­ma­schi­nen der Fall ist. Dort wech­selt der Ag­gre­gat­zustand des Me­diums zwi­schen flüs­sig und gas­för­mig, und die Zustands%C3%A4n­de­run­gen kön­nen nicht mit ein­fa­chen Glei­chun­gen be­schrie­ben wer­den. In die­sen Fäl­len ar­bei­tet man mit ex­pe­ri­men­tell er­mit­tel­ten Ta­bel­len (z.B. Was­ser­dampf­ta­feln) oder Dia­gram­men, die da­raus ab­ge­lei­tet wer­den (z.B. T, s-Dia­gramm von Was­ser).

  • pvT-Dia­gramm (PDF, 1,4 MB): p, v, T-Dia­gramm ei­nes rei­nen Stof­fes mit Ver­ständ­nis­fra­gen am Bei­spiel von Was­ser (mit Lö­sun­gen, Be­grif­fe: An­oma­lie des Was­sers, Dampf­koch­topf, De­su­bli­mie­ren, Di­pol, Ga­ren, Ka­vi­ta­tion, Kon­den­sie­ren, Kristal­li­sa­tion­se­ner­gie, Kri­ti­scher Punkt, Nass­dampf, Ober­flä­chen­schmel­zen, Par­tial­druck, Reif, Schlitt­schuh­lau­fen, Sie­de­li­nie, Su­bli­mie­ren, Tau­li­nie, Tri­pel­li­nie, Tri­pel­punkt, Über­hit­zen, Tau, Ver­damp­fen, Ver­dunsten, Was­serstoff­brü­cke.
  • T, s-Dia­gramm von Was­ser: PDF
  • Link: Was­ser­dampf beim deut­schen Wi­ki­pe­dia. (06/2006)
  • Was­ser­dampf­ta­fel
    • Link: Pe­ter Jun­glas: Was­ser­dampf­ta­fel für ge­sät­tig­ten Was­ser­dampf. (09/2003)

(Was­ser-)Dampf­pro­zes­se

Dampf­ma­schi­ne

All­ge­mei­ne Links

Ener­gie­wirt­schaft

  • Ex­ter­ner Link: Ener­gie­fluss-Dia­gramm bei Wi­ki­pe­dia ent­hält ei­ni­ge Links zu Ener­gie­fluss-Dia­gram­men mit dem Ener­gie­ver­brauch in Deut­schland uä. (10/2009)

Sonsti­ges

Al­ter­na­ti­ve An­trie­be

  • Link: Ther­mik­kraft­werk im deut­schen Wi­ki­pe­dia mag als Über­blick ge­nü­gen, prak­tisch rea­li­siert ist zur Zeit kei­ne die­ser An­la­gen. (11/2005)

Brennstoff­zel­le

  • Link: Ini­tia­ti­ve Brennstoff­zel­le ist ein Zu­sam­men­schluss ei­ni­ger Fir­men, die Mi­kro-Kraft-Wär­me-Kop­plung­san­la­gen auf Ba­sis von Brennstoff­zel­len an­bie­ten. (05/2011)

Win­de­ner­giean­la­gen

  • Link: Win­de­ner­giean­la­ge im deut­schen Wi­ki­pe­dia geht auf al­le Aspek­te der Stro­mer­zeu­gung aus Win­de­ner­gie in Deustch­land ein. Der Ar­ti­kel ist gut. (11/2005)
  • Link: Ther­mik­kraft­werk im deut­schen Wi­ki­pe­dia mag als Über­blick ge­nü­gen, prak­tisch rea­li­siert ist zur Zeit kei­ne die­ser An­la­gen. (11/2005)

Was­ser­kraft­wer­ke

Tur­bi­ne

Links

Ener­gie­ver­sor­gungs­un­ter­neh­men

Ener­gie­spar­tipps

  • EWS Schö­nau: um­fan­grei­ches PDF-Do­ku­ment (08/2004)
  • Ener­gie- und Was­ser­spar­tech­nik Ralph Bauer: kom­mer­ziell, aber in­for­ma­tiv (05/2004)
  • Wenn man den Be­griff "spar­sa­me Haus­halts­ge­rä­te" goo­glet, fin­det man Sei­ten, die die­sel­ben auf­listen. (08/2004)
    Dar­un­ter ist auch ei­ne Sei­te, die für ei­ne Ver­lin­kung Ge­büh­ren ver­langt! ? Der Sei­ten­be­trei­ber hat wohl kei­ne Goo­gle-Ak­tien ab­be­kom­men;-)

Li­te­ra­tur

Buchdeckel:Schuberth:Technologie Energie

Rein­hard Schu­berth: Tech­no­lo­gie Ener­gie

Ther­mo­dy­na­mik, Ener­gie­tech­nik, Um­welt, re­ge­ne­ra­ti­ve Ener­gien, ra­tio­nel­ler Ener­gieein­satz
2000,199 Sei­ten, Hand­werk und Tech­nik Ver­lag Ham­burg

Ist für den Un­ter­richt sehr gut geeig­net und an der Ge­wer­be­schu­le Lör­rach im Bestand

Umschlagbild des Buches

John Tyn­dall: Die Wär­me, be­trach­tet als ei­ne Art der Be­we­gung

1894 (4. deut­sche Auf­la­ge nach der ach­ten en­gli­schen Auf­la­ge von 1890, Erstau­fla­ge 1863 in Lon­don), 718 Sei­ten, Ver­lag von Frie­drich Vie­weg und Sohn
Tyn­dall ist nicht ganz ak­tuell, aber sehr an­schau­lich, denn es han­delt sich um das Skript zu sei­nen Vor­le­sun­gen vor Laien. Wer das Buch noch fin­det, soll­te zu­grei­fen.

Dubbel:Taschenbuch für den Maschinenbau

Dub­bel: Ta­schen­buch für den Ma­schi­nen­bau

1989 (29.Au­fla­ge), ca. 1400 Sei­ten, Sprin­ger Ver­lag

Ist in der Bi­bliot­hek der Ge­wer­be­schu­le Lör­rach vor­han­den.

Hütte - Grundlagen der Ingeniuerwissenschaften

Hüt­te - Grund­la­gen der In­ge­nieur­wis­sen­schaf­ten

2001 (20.Au­fla­ge), ca. 1600 Sei­ten, Sprin­ger Ver­lag

Ist in der Bi­bliot­hek der Ger­be­schu­le Lör­rach vor­han­den.

Metzler Physik

Joa­chim Grehn, Joa­chim Krau­se (Hrsg.): Metz­ler Phy­sik

1998,576 Sei­ten, Schroe­del Ver­lag

Hering Martin Stohrer:Physik für Ingenieure

Ek­bert Her­ing, Rolf Mar­tin, Mar­tin Stoh­rer: Phy­sik für In­ge­nieu­re

1992,743 Sei­ten, VDI Ver­lag

Tipler:Physik

Paul A. Ti­pler: Phy­sik

1995 (Ame­ri­ka­ni­sche Aus­ga­be 1991), 1522 Sei­ten, Spek­trum Aka­de­mi­scher Ver­lag
Bie­tet Grund­la­gen zur Ther­mo­dy­na­mik

Ist in der Bi­bliot­hek der Ge­wer­be­schu­le Lör­rach vor­han­den.

Dietzel Wagner:Technische Wärmelehre

Fritz Diet­zel, Wal­ter Wag­ner: Tech­ni­sche Wär­me­leh­re

2001,186 Sei­ten, Vo­gel Ver­lag

Wolfgang Kalide:Energieumwandlung in Kraft- und Arbeitsmaschinen

Wolf­gang Ka­li­de: Ener­gieum­wand­lung in Kraft- und Ar­beits­ma­schi­nen

1989,423 Sei­ten, Carl Han­ser Ver­lag
Aus dem Vor­wort: "Das Buch gibt in ein­fa­cher Form zu­nächst ei­nen Ein­blick in die phy­si­ka­li­schen Grund­la­gen der Wär­me- und Strö­mungs­leh­re. Da­nach wer­den die ech­ni­schen Vor­gän­ge in Kol­ben- und Strö­mungs­ma­schi­nen er­läu­tert, wo­bei.. auf die Ver­ständ­lich­keit.. Wert ge­legt wur­de. Den Kraf­tan­la­gen ist ein gro­ßes Ka­pi­tel ge­wid­met..

Wagner Fischer Frommann:Strömungs- und Kolbenmaschinen

H.Th. Wag­ner, K.J. Fi­scher, J.-D. v. From­mann: Strö­mungs- und Kol­ben­ma­schi­nen

1990,450 Sei­ten, Vie­weg Ver­lag

Baucke Herwig Kreymann:Kraftmaschinen Pumpen Verdichter Kälteanlagen Hebezeuge und Fördermittel

Eu­ro­pa: Kraft- und Ar­beits­ma­schi­nen

2003,320 Sei­ten, Ver­lag Eu­ro­pa-Lehr­mit­tel

Baucke Herwig Kreymann: Kraftmaschinen Pumpen Verdichter

Ot­to Bau­cke, Wal­de­mar Her­wig, Wil­ly Krey­mann: Kraft­ma­schi­nen Pum­pen Ver­dich­ter Käl­tean­la­gen He­be­zeu­ge und För­der­mit­tel

1982,368 Sei­ten, Hand­werk und Tech­nik Ham­burg

Martin Werdich: Stirling-Maschinen

Mar­tin Wer­dich: Stir­ling-Ma­schi­nen

1991,120 Sei­ten, öko­buch Ver­lag

Ein in­for­ma­ti­ves Buch für Theo­rie und Pra­xis: es ent­hält an­schau­lich die ther­mo­dy­na­mi­schen Grund­la­gen und den Bau­plan für ei­nen Flach­plat­ten-Stir­ling­mo­tor zum Selbst­bau

Dieter Viebach: Der Stirlingmotor

Die­ter Vie­bach: Der Stir­ling­mo­tor - ein­fach er­klärt und selbst ge­baut

2002,104 Sei­ten, öko­buch Ver­lag

Der Ti­tel ist Pro­gramm. Ne­ben ei­ner Er­klä­rung des Prin­zips ein­schließ­lich p-V-Dia­gramm ent­hält das Buch ei­ne aus­führ­li­che An­lei­tung zum Bau ei­nes Kon­ser­ven­do­sen-Stir­ling­mo­tors aus ein­fa­chen Ma­te­ria­lien mit ein­fa­chen Mit­teln bis hin zur Leistungs­mes­sung. Der Mo­tor ist zum Selbst­bau oder zur Fer­ti­gung im Tech­nik-Un­ter­richt geeig­net.

Buchdeckel:Baehr:Thermodynamik

Hans Die­ter Baehr: Ther­mo­dy­na­mik
Ei­ne Ein­füh­rung in die Grund­la­gen und ih­re tech­ni­schen An­wen­dun­gen

1973,440 Sei­ten, Sprin­ger Ver­lag

Gruß an mei­nen Pro­fes­sor in Ther­mo­dy­na­mik

Kluge Neugebauer:Grundlagen der Thermodynamik

Ger­hard Klu­ge; Ger­not Neu­ge­bauer: Grund­la­gen der Ther­mo­dy­na­mik

1994,435 Sei­ten, Spek­trum Aka­de­mi­scher Ver­lag

Wer's ma­the­ma­tisch mag..

Shachtman: Minusgrade - auf der Suche nach dem absoluten Nullpunkt

Tom Shacht­man: Mi­nus­gra­de - auf der Su­che nach dem ab­so­lu­ten Null­punkt

2001 (ame­ri­ka­ni­sches Ori­gi­nal 1999), 317 Sei­ten, ro­ro­ro

Wis­sen­schafts­ge­schich­te von Ga­li­lei über Boy­le, Amon­tons und Car­not bis Mül­ler / Bed­norz. Bringt zwar we­nig zum Un­ter­richt Ener­gie­tech­nik, ist aber trotz­dem in­te­res­sant

Leopold Niederstraßer: Leitfaden für den Dampflokomotivdienst

Leo­pold Nie­derstra­ßer: Leit­fa­den für den Damp­flo­ko­mo­tiv­dienst

1940,491 Sei­ten, Ver­kehrs­wis­sen­schaft­li­che Lehr­mit­tel­ge­sell­schaft
Ei­ne An­wen­dung der Ener­gie­tech­nik, wenn auch nicht auf dem neuesten Stand.

Friedrich Neumann:Windkraftmaschinen

Frie­drich Neu­mann: Wind­kraft­ma­schi­nen - Wind­müh­len, Wind­tur­bi­nen und Win­drä­der

1907,174 Sei­ten, Nach­druck durchRe­print Ver­lag Leip­zig
Auch ei­ne An­wen­dung der Ener­gie­tech­nik, die nicht mehr ganz ak­tuell ist.