T-s-Diagramm

T-s-Diagramm

Das T-s-Diagramm ist ein neben dem p-v-Diagramm in der Thermodynamik und in der Energietechnik gebräuchliches Zustandsdiagramm zur Darstellung von Prozessen. Seine Abszisse (X-Achse) ist entweder die Entropie S oder – wie in den Abbildungen – die spezifische Entropie s, seine Ordinate (Y-Achse) die absolute Temperatur T.

Beschreibung

Die Bedeutung dieses Diagrammes liegt darin, dass die Fläche unter der Verlaufskurve bei reversiblen Zustandsänderungen der über die Systemgrenze zu- bzw. abgeführten Wärme entspricht. So lässt sich der Wirkungsgrad des aus zwei Isentropen und zwei Isothermen bestehenden Carnot-Prozesses, der im T-s-Diagramm als Rechteck abgebildet wird, direkt aus dem Flächenverhältnis ablesen.

Bei nicht adiabaten irreversiblen Prozessen entspricht die Fläche der Summe aus der Wärme und der innerhalb des Systems dissipierten Arbeit, z. B. Reibungsarbeit (s. Bild 1). Die einzelnen Anteile lassen sich allein aus dem T-s-Diagramm nicht ermitteln. Dazu benötigt man zu jedem Zeitpunkt auch die Kenntnis der über die Systemgrenze übertragenen Prozessgrößen Wärme und Arbeit (den Integralwert der Arbeit erhält man z. B. durch Messung von Drehzahl und Drehmoment). Bei adiabaten Prozessen, z. B. in einer Dampfturbine, stellt die Fläche allein die dissipierte Arbeit dar. Ist der Zustandsverlauf durch Messung der Zustandsgrößen (meist Druck und Temperatur) bekannt, woraus über die Zustandsgleichungen die zugehörige Entropie (als Differenz zu der des Tripelpunktes) errechnet werden kann, erhält man durch die Darstellung im T-s-Diagramm einen guten Überblick über die Güte des Prozesses (vergl. Adiabate Maschine).

Bild 2 zeigt das vielfach verwendete T-s-Diagramm für Wasserdampf mit Isobaren und Isochoren und der Phasengrenze. Die Ordinate ist hier die Celsius-Temperatur. Deshalb eignet sich das Diagramm neben dem h-s-Diagramm besonders gut zur Darstellung des Zustandsverhaltens im technisch wichtigen Bereich oberhalb des Gefrierpunktes und zur Darstellung der Prozesse in diesem Bereich, nicht jedoch zur Kennzeichnung der Wärmen und der dissipierten Arbeit.

Bild 1: Erläuterung des T-s-Diagrammes
Datei:Ergänzungen im TS-Diagramm.png
Bild 2: T-s-Diagramm von Wasserdampf
Isobare Erwärmung, Verdampfung und Überhitzung von Wasser, Zustandsverlauf im T-s-Diagramm

Siehe auch

Literatur

Weblinks

  • Präsentation (Memento vom 29. September 2007 im Internet Archive) (PDF; 3,16 MB) vom Lehrstuhl für Thermodynamik der Universität der Bundeswehr München

Diese Artikel könnten dir auch gefallen



Die letzten News


13.06.2021
Die Taktgeber der Sonne
Nicht nur der prägnante 11-Jahres-Zyklus, auch alle weiteren periodischen Aktivitätsschwankungen der Sonne können durch Anziehungskräfte der Planeten getaktet sein.
13.06.2021
Wenn Schwarze Löcher den Weg für die Sternentstehung in Satellitengalaxien freimachen
Eine Kombination von systematischen Beobachtungen mit kosmologischen Simulationen hat gezeigt, dass Schwarze Löcher überraschenderweise bestimmten Galaxien helfen können, neue Sterne zu bilden.
13.06.2021
Flüssiges Wasser auf Monden sternenloser Planeten
Monde sternenloser Planeten können eine Atmosphäre haben und flüssiges Wasser speichern. Münchner Astrophysiker haben berechnet, dass die Wassermenge ausreicht, um Leben auf diesen wandernden Mond-Planeten-Systemen zu ermöglichen und zu erhalten.
13.06.2021
Solar Orbiter: Neues vom ungewöhnlichen Magnetfeld der Venus
Solar Orbiter ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA, die bahnbrechende neue Erkenntnisse über die Sonne liefern wird.
13.06.2021
Quantenbits aus Löchern
Wissenschafter haben ein neues und vielversprechendes Qubit gefunden – an einem Ort, an dem es nichts gibt.
07.06.2021
Gammablitz aus der kosmischen Nachbarschaft
Die hellsten Explosionen des Universums sind möglicherweise stärkere Teilchenbeschleuniger als gedacht: Das zeigt eine außergewöhnlich detaillierte Beobachtung eines solchen kosmischen Gammastrahlungsblitzes.
31.05.2021
Verblüffendes Quantenexperiment wirft Fragen auf
Quantensysteme gelten als äußerst fragil: Schon kleinste Wechselwirkungen mit der Umgebung können zur Folge haben, dass die empfindlichen Quanteneffekte verloren gehen.
31.05.2021
Symmetrie befördert Auslöschung
Physiker aus Innsbruck zeigen in einem aktuellen Experiment, dass auch die Interferenz von nur teilweise ununterscheidbaren Quantenteilchen zu einer Auslöschung führen kann.
31.05.2021
Wie Wasser auf Eisplaneten den felsigen Untergrund auslaugt
Laborexperimente erlauben Einblicke in die Prozesse unter den extremen Druck- und Temperatur-Bedingungen ferner Welten. Fragestellung: Was passiert unter der Oberfläche von Eisplaneten?
31.05.2021
Neues Quantenmaterial entdeckt
Auf eine überraschende Form von „Quantenkritikalität“ stieß ein Forschungsteam der TU Wien gemeinsam mit US-Forschungsinstituten. Das könnte zu einem Design-Konzept für neue Materialien führen.
27.05.2021
Wenden bei Höchstgeschwindigkeit
Physiker:innen beobachten neuartige Lichtemission. und zwar wenn Elektronen in topologischen Isolatoren ihre Bewegungsrichtung abrupt umdrehen.
27.05.2021
Mit Klang die Geschichte der frühen Milchstraße erkunden
Einem Team von Astronominnen und Astronomen ist es gelungen, einige der ältesten Sterne in unserer Galaxie mit noch nie dagewesener Präzision zu datieren.
11.05.2021
Teleskop zur Erforschung von Objekten höchster Dichte im Universum
Eine internationale Gruppe von Astronomen hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen.
11.05.2021
Quantencomputing einfach erklärt
„Quantencomputing kompakt“ lautet der Titel eines aktuellen Buchs, das Bettina Just veröffentlicht hat. Die Mathematikerin und Informatikerin, die an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) lehrt und forscht, behandelt darin ein Teilgebiet der Informationstechnik mit großem Entwicklungspotenzial.
11.05.2021
Auf dem Weg zum kleinstmöglichen Laser
Bei extrem niedrigen Temperaturen verhält sich Materie oft anders als gewohnt.
07.05.2021
Die Entdeckung von acht neuen Millisekunden-Pulsaren
Eine Gruppe von Astronomen hat mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop acht Millisekunden-Pulsare entdeckt, die sich in Kugelsternhaufen mit hoher Sterndichte befinden.
04.05.2021
Handfeste Hinweise auf neue Physik
Das Fermilab (USA) hat heute erste Daten aus dem Myon g-2 Experiment veröffentlicht, welche die Messwerte des gleichnamigen, 2001 durchgeführten Experiments am Brookhaven National Laboratory bestätigen.
04.05.2021
Neuer Exoplanet um jungen sonnenähnlichen Stern entdeckt
Astronomen aus den Niederlanden, Belgien, Chile, den USA und Deutschland bilden neu entdeckten Exoplaneten „YSES 2b“ direkt neben seinem Mutterstern ab.
07.04.2021
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte. Und vielleicht sogar Hinweise auf noch unbekannte Teilchen im Universum gibt.
02.04.2021
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
02.04.2021
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
02.04.2021
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen. Sie werden zum Beispiel für die Vermessung des Schwerefelds der Erde eingesetzt oder um Gravitationswellen aufzuspüren. Weitere Raketenmissionen sollen folgen.
02.04.2021
Sendungsverfolgung für eine Quantenpost
Quantenkommunikation ist abhörsicher, aber bislang nicht besonders effizient.
25.03.2021
Astronomen bilden Magnetfelder am Rand des Schwarzen Lochs von M 87 ab
Ein neuer Blick auf das massereiche Objekt im Zentrum der Galaxie M 87 zeigt das Erscheinungsbild in polarisierter Radiostrahlung.
24.03.2021
Die frühesten Strukturen des Universums
Das extrem junge Universum kann nicht direkt beobachtet werden, lässt sich aber mithilfe mathematischer Theorien rekonstruieren.