Warum strömt heiße Luft schneller?
Beim lernen der Funktionsweise eines Jet-triebwerks ist die Funktion der verbrenners das erhitzen der Luft um dadurch einen höhere Strömungsgeschwindigkeit und kinetische Energie zu erhalte...ner verstehe ich nicht genau wie und auch nach Internetrecherche kam nix bei rum
8 Antworten
In der Brennkammer wird flüssiger Treibstoff eingespritzt, der verbrennt. Dabei nimmt das Volumen des Gases gewaltig zu. Das liegt zum einen daran, dass der Kraftstoff bei der Verbrennung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht (in Form der Verbrennungsgase) und zum anderen jedes Gas sein Volumen beim Erhitzen gewaltig erhöht.
Das um ein vielfaches größere Volumen gegenüber dem Volumen am Eintritt der Brennkammer muss aus dieser aber wieder rausgehen und das geht nur, indem sich die Strömungsgeschwindigkeit gewaltig erhöht.
Nur nebenbei: auch beim Kolbenmotor dehnt sich die angesaugte Frischluft bei der Verbrennung gewaltig aus und drückt dadurch den Kolben nach unten.
Grundsätzlich:
Wenn Luft erwärmt wird, dehnt sie sich aus. Das bedeutet, dass die gleiche Zahl an Luftteilchen mehr Volumen in Anspruch nimmt.
Erste Art, wie man es betrachten kann:
Wenn also die Luft in der Brennkammer erhitzt wird, dehnt sie sich aus und dieses "mehr Volumen" muss irgendwo hin. Und die Luft ist durch den Verdichter ja sowieso schon in Schwung, also in Bewegung nach hinten. Es ist also das naheliegendste, dass die Luft weiter in diese Richtung strömt - nur eben schneller, um den höheren Volumenbedarf auszugleichen.
Zweite Art, wie man es betrachten kann:
Wenn ein Gas durch Erwärmung mehr Volumen beanspruchen möchte, aber aus Platzmangel nicht kann (sind ja Wände drumherum), dann steigt der Druck. Wenn es eine Öffnung im "Gefäß" gibt, wird allerdings ein Druckausgleich mit der Umgebung stattfinden - quasi "Druck ablassen". Die Brennkammer eines Strahltriebwerks hat zwei Öffnungen zur Außenwelt: Vorne und hinten. Nach vorne kann der Druck aber nicht entweichen, weil dort der Verdichter einen krassen Gegenwind (=Gegendruck) bewirkt. Also muss der Druck an der hinteren Öffnung entweichen - und je mehr Druck, desto schneller fließt die Luft an dieser Stelle eben.
Bitte immer die Quellen angeben. Nach einiger Suche beziehst Du Dich offensichtlich auf dieses Bild: https://images.gutefrage.net/media/fragen/bilder/warum-stroemt-heisse-luft-schneller/0_original.jpg?v=1617063448000
Uh! Das Bild ist etwas schwer zu lesen … Betrachten wir nur die Brennkammer, dann wird im vorderen Bereich das Gasgemisch gezündet (kontinuierlich), die Verbrennung schreitet fort, bis am Ende der Brennkammer die Verbrennung abgeschlossen ist. Das lese ich an der Temperaturkurve ab, denn diese kann nur durch Verdichtung (findet nicht statt) oder eine exotherme Reaktion, vulgo Verbrennung, steigen. Jetzt haben wir aber eine dynamische Situation, anders als bspw. in einem Verbrennungsraum im Kolbenmotor, expandiert und strömt das Verbrennungsgas zugleich. Und nach Zeichnung wird bereits in der Brennkammer Vorschub erzeugt, also Energie bereits wieder abgeführt (s. grauer Teilpfeil). Nur mit letztem lässt sich erklären, dass die Geschwindigkeit bereits wieder leicht abnimmt. Dabei ist der Verbrennungsraum so gebaut, dass in der dynamischen Situation ein Druckgradient erhalten bleibt, damit das Gas nicht wieder zum Eintritt herausdrängt, und dass das Gas verlangsamt wird, damit die Verbrennung vollständig abläuft (steht im norwegischen Artikel mit gleichem Bild).
Wie gesagt … uh … das muss mensch sich gaaanz langsam zu Gemüte führen.
Danke, mich hatte verwirrt, dass nach dem graphen der Druck trotz verbrennung sinkt aber dies wurde mir auch schon erklärt
Weil sie eine geringere Viskosität hat. Und die hat sie, weil sie eine geringere Dichte hat. Und die hat sie, weil das allgemeine Gasgesetz gilt: pV = nRT.
Ich denke, dass meine Überlegungen nicht korrekt sind und der Artikel in der Wikipedia korrekt ist.
Worum geht's dir? Du erzeugt mit den Verdichter eine Gewisse Druckerhöhung. Wird dir aber nicht viel bringen, da diese ja Energie brauchen, sprich angetrieben von den Schaufeln nach der Brenndauer. Dieses Vorverdichtete Gas (Luft) wird nun mit Treibstoff angereichert und entzündet. Dabei steigt die Temperatur drastisch an. Bei Erwärmung drehen sich Stoffe aus. Der Druckanstieg ist Signifikant. Das entzündete Gemisch hat das Bestreben, wie alle Gase, möglichst schnell ein Ausgleich mit dem Umgebungsdruck zu machen. Das passiert beim Austritt aus der Düse. Dabei wird das Flugzeug entsprechend beschleunigt.Oder um was geht es dir?
Naja nach der verbrennung verliert die Luft sogar an Druck. Auserdem Strömt die luft allein durch erhitzen viel schneller als die kalte ( wie man an der tabelle seiht hat der druck nur kleine veränderungen und somit an sich wenig einfluss )
Durch die Beschleunigung. Sperre das entzündete Gemisch in eine geschlossenen Raum, so das es nicht beschleunigt wird, und messe da mal den Druck... Also im Verbrennungsmotor steigt er um knapp das 4 fache an... Und heisst Luft bedeutet beweglicher Moleküle - aus dem Grund fliegen sogar Gewehrkugeln in der Arktis langsamer als in der Wüste. Nicht sichtbar aber messbar.
es ist der Gesamtdruck zu betrachten, bestehend aus statischem Druck und dynamischem Druck (das entspricht potetieller und kinetischer Energiedichte). Die Betrachtung des statischen Drucks allein sagt nichts.
Viskosität hatte ich mir auch gedacht, nur der Artikel von Wikipedia hatte besagt, dass bei steigender Temperatur die Viskosität von gasen steigt und nicht fällt ( was mich wiederrum wiederlegte )...deine Formel kannte ich nicht und die sinkende dichte -> sinkender druck bei steigender Temp würde den graphen auch erklären. War der wikipedia artikel dann einfach ne Lüge und die Viskosität sinkt eigendlich doch ?