Thermische Maschinen: Dampfmaschinen & Umweltaspekte

Funktionsweise thermischer Maschinen

Thermische Maschinen wandeln thermische Energie in mechanische Energie um und umgekehrt.

Hauptbestandteile einer Dampfmaschine

Was sind die wichtigsten Elemente einer Dampfmaschine und welche Rolle spielen sie?

• Kessel: Hier wird durch Erhitzen von Wasser Dampf unter Druck erzeugt.
• Zylinder: Im Zylinder expandiert der Wasserdampf und verrichtet Arbeit, indem er einen Kolben verschiebt.
• Steuerung (Schieber): Öffnet und schließt die Dampfzufuhr und den Dampfauslass des Zylinders.
• Regler: Passt die Dampfzufuhr zum Zylinder automatisch an die geforderte Last (Leistung) an.

Kolben- vs. Rotationsdampfmaschinen

Maschinen mit einem Kolben werden als Kolbenmaschinen bezeichnet. Sie nutzen einen Kurbeltrieb-Mechanismus, um die Hin- und Herbewegung (oszillierende Bewegung) des Kolbens in eine Drehbewegung umzuwandeln.

Rotationsmaschinen hingegen erzeugen die Drehbewegung direkt ohne oszillierende Zwischenbewegung.

Wichtigster Unterschied

Der Hauptunterschied liegt in der Art der Bewegungsumwandlung: Die Kolbendampfmaschine (eine alternative Maschine) benötigt einen Mechanismus (Kurbeltrieb), um die lineare Kolbenbewegung in eine Rotation zu übersetzen. Eine Rotationsdampfmaschine erzeugt die Drehbewegung direkt.

Was ist eine Dampfmaschine?

Eine Dampfmaschine ist eine Wärmekraftmaschine, die Wasserdampf als Arbeitsmedium nutzt. Sie wandelt einen Teil der inneren Energie des Dampfes in mechanische Energie um. Es handelt sich um einen Motor mit äußerer Verbrennung, da die Wärmequelle außerhalb des Zylinders liegt, im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren (wie Benzin- oder Dieselmotoren), bei denen die Verbrennung im Zylinder stattfindet.

Brennstoffe und Umweltauswirkungen

Verwendete Brennstoffe

Häufig verwendete Brennstoffe sind fossile Brennstoffe wie Kohle, Heizöle und Erdgas, aber auch Biokraftstoffe können zum Einsatz kommen.

Umweltaspekte

Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist der Prozess, bei dem die Atmosphäre eines Planeten erwärmt wird. Sie lässt sichtbare Sonnenstrahlung durch, verhindert aber teilweise die Abstrahlung von Wärme von der Planetenoberfläche zurück ins All.

Klimawandel

Klimawandel bezeichnet eine Veränderung des globalen Klimas der Erde, verursacht durch natürliche Prozesse oder menschlichen Einfluss. Er betrifft alle klimatischen Parameter wie Temperatur, Niederschlag und Bewölkung.

Saurer Regen

Schwefel- und Stickoxide, die bei der Verbrennung (insbesondere fossiler Brennstoffe) freigesetzt werden, reagieren chemisch in der Atmosphäre und bilden Säuren, die als saurer Regen zur Erde zurückfallen.