532 



Arbeit 



sclniitte ab und cd gegeneinander verdrehen. 

 Das Torsionsmoment Mt ist proportional dem 

 Winkel 99: 



M t = c . 99 



Die Konstante c bestimmt sich aus den be- 

 kannten Elastizitatseigenschaften des Wellen- 

 materials und den Wellenabmessungen. Zu- , 

 sammen mit der ebenfalls zu messenden 

 Umlaufzahl der Welle ergeben sich dann 

 effektive Arbeit und Leistung. Mittels dieses 

 Verfahrens wurde es moglich, den mecha- 

 nischen Wirkungsgrad selbst der groBten 

 Schiffsdampfmaschinen zu bestimmen. Die 

 Messung des Winkels tp erfolgt entweder 

 mittels elektrischer Kontaktmarken auf einer 

 rotierenden Trommel oder auf mechanischem 

 Wege. 



5. Wirkungsgrad und Wirtschaftlich- 

 keit bei der Umwandlung und Uebertra- 

 gung von Arbeit. Alle Vorgange der Natur 

 bestehen in Form- oder Ortsveranderungen 

 von Arbeitsfahigkeit oder Energie. 



Die Aufgabe der Technik besteht darin, 

 solche Energieumformungen und Energie- 

 iibertragungen zur Leistung bestimmter, fiir 

 die Lebenserhaltung und Lebenssteigerung 

 notigen Arbeiten zielbewuBt zu organisieren. 

 Die Hilfsmittel hierzu sind die Mas chin en 

 (vgl. die Artikel ,,Maschinen", ,,Warme- 

 m as chin en", ,,Transportmaschinen"). 



Nun lehrt die Erf aiming, da8 jede Arbeits- 

 umformung und jede Arbeitsubertragung mit 

 Verlusten an Arbeitsfahigkeit verbunden ist. 

 Sie moglichst klein zu machen, ist eine Haupt- 

 aufgabe der wissenschaftlichen Technik. 



Das MaB, inwieweit dieses Ziel erreicht 

 ist, bildet der Wirkungsgrad oder Nutz- 

 effekt. Er gibt an, welcher Bruchteil der 

 in den ArbeitsprozeB hineingegebenen Lei- 

 stung das gewiinschte Ziel eireicht, also ent- 

 weder in der gewimschten neuen Form er- 

 halten oder an dem gewimsehten Ort abge- 

 liefert wircl. 



Tn den meisten Fallen ist es zur Ermitt- 

 lung des Wirkungsgrades notig, den Arbeits- 

 prozeB einer Masehine in seine physikalischen 

 Grundbestandteile zu zerlegen. Der gesamte 

 ArbeitsprozeB der Masehine zerfallt dadurch 

 in eine Anzahl von Teilprozessen, von denen 

 jeder einzelne einen Wirkungsgrad hat. Das 

 Produkt der Wirkungsgrade der Einzel- 

 prozesse ergibt dann den Wirkungsgrad des 

 Gesamtprozesses. 



Bei einer Dampfmaschine hat man hier- 

 nach zunachst AnlaB, von einem Wirkungs- 

 grad TJV des Verbrennungsprozesses zu reden, 

 der sich in der Feuerung des Dampfkessels 

 abspielt. Niemals wird die ganze, im Brenn- 

 material zur Verfiigung stehende Warme 

 in der Feuerung zur Entwickelung gebracht. 

 Verbrennt man in der Zeiteinhcit B kg eines 

 Stoffes vom Heizwert H, so wird die Warme 

 entwickelt 



O -, B H 



V^; //v -D . .IT, 



Bei einer Explosionsmaschine wird 



da hier der VerbrennungsprozeB sich in 

 dem Arbeitszylinder selbst vollzieht und die 

 ganze, dabei entwickelt e Warme dem Arbeits- 

 prozeB zugute kommt. 



Der Uebergang der Warme an die Arbeits- 

 fliissigkeit wird bestimmt durch den Wir- 

 kungsgrad der Feuerung 77 f, d. h. durch 

 den Bruchteil der entwickelten Warme- 

 menge, der von den Feuerungsgasen auf den 

 Kessel iibergeht. Bei Explosionsmotoren ist 

 wiederum r\i = 1. 



Weiterhin fragt man nach dem Wirkungs- 

 grade, mit dem sich in der Warmemaschine 

 die Umwandlung der Warmeform der Arbeit 

 in die mechanische Form vollzieht. 



Die Warmetheorie lehrt, daB im besten 

 Falle der Bruchteil 



i-5 



*- fTl 



der in den ArbeitsprozeB hineingegebenen 

 Warme als mechanische Arbeit gewpnnen 

 werden kann, falls die Arbeitsfliissigkeit den 

 idealen ArbeitsprozeB (Carnotscher Kreis- 

 prozeB) zwischen den Temperaturen 

 To und T! 



vollzieht. Die diesem ProzeB entsprechende 

 Arbeit heiBt die disponible oder maxim ale nnd 



T, 



''Hh m 



1 



ist sein idealer oder theoretischer Wirkungs- 

 grad. 



Ein solcher KreisprozeB ist praktisch aber 

 nicht durchfiihrbar. Man muB also einen 

 weiteren Verlust in Kauf nehmen, der auf 

 Rechnung der Unvollkommenheit des Arbeits- 

 prozesses zu setzen ist. Diesem Verlust tragt 

 der indizierte Wirkungsgrad 77; Rechnung, 

 der angibt, wieviel von der disponiblen Arbeit 

 sich als indizierte Arbeit L; wiederfindet. 

 Es ist also 



A . Li = 7yth . 771 Q 



das Produkt 77111.77; heiBt auch thermischer 

 Wirkungsgrad 771 



Die indizierte Arbeit ist die aus Q erzeugte 

 mechanische Arbeit, die auf den Mechanis- 

 mtis (Kolben-und Kurbelgetriebe) des Warme- 

 motors iibertragen wird. Die Weiterleitung 

 der indizierten Arbeit durch diesen Mechanis- 

 mus an den Umfang des Schwungrades der 

 Masehine bedingt einen weiteren Verlust 

 durch Reibung, den man durch Festsetzung 

 des mechanischen Wirkungsgrades 77m be- 

 stimmt. Am Umfang des Schwungrades 

 wird die Nutzarbeit N e (effektive Arbeit 

 oder Bremsarbeit) abgenommen und es ist: 



N e = 77m. L; 



