Applet zur Veranschaulichung der adiabatischen Kompression

Diese Demo dient der Veranschaulichung der adiabatischen Kompression. Wird ein Gas adiabatisch komprimiert, so heisst dies, dass im Verlauf der Kompression kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet; die Änderung der inneren Energie des Gases ergibt sich dann allein aus der geleisten mechanischen Arbeit. In der Realität wird zur Realisierung eines adiabatischen Prozesses der Wärmeaustausch mit der Umgebung meist dadurch beschränkt, dass die Geschwindigkeit des Prozesses möglichst hoch gewählt wird.

Der Kolben kann in der vorliegenden Demo durch Drücken der Taste "1" angehalten bzw. in anderer Richtung neu gestartet werden. Er bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit und leistet während der Kompressionsphase mechanische Arbeit am Gas, woraufhin die Gastemperatur zunimmt. Während der Expansionsphase verliert das Gas bei Stößen mit dem Kolben an kinetischer Energie, und die Gastemperatur sinkt.

Aus der Theorie des idealen Gases ergibt sich, dass für adiabatische Prozesse die Größe p V^k eine Konstante ist, wobei die Größe k = (f+2)/2 Adiabatenexponent genannt wird. f bezeichnet die Anzahl der Freiheitsgrade des Gases; es gilt f = 2. Mit Hilfe der idealen Gasgleichung gelangt man zu alternativen Formulierungen des genannten Gesetzes: T^k p^(1-k) = const bzw. T V^(k-1) = const. Insbesondere die letzte Formulierung ist hilfreich, da sie den Druck nicht enthält: Der Messwert für den Druck könnte der Dynamik des Kolbens nicht schnell genug folgen, weil er durch Mittelung über ein breites gleitendes Zeitfenster bestimmt wird. Zur Messung des Volumens der Gaskammer kommt ein "Volumenmessgerät" zum Einsatz, dessen trivialer Messwert in dieser Demo zwar angezeigt, nicht aber geplottet wird. Geplottet wird einerseits T V^(k-1), andererseits der Quotient T/V. Dieser wäre für einen isobaren Prozess eine Konstante.

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