Ausgleichvorgänge in einer zylindrischen Gassäule

Zusammenfassung

Dampfmaschinen und Verbrennungskraftmaschinen, die mit hin- und hergehendem Kolben arbeiten, besitzen Kolbengeschwindigkeiten, welche nur einige Meter pro Sekunde betragen. Die Wärmetheorie geht deswegen bei der Ableitung aller Formeln für die Zustandsänderungen der Gase oder Dämpfe in hin- und hergehenden Maschinen von der Annahme aus, daß der Nutzwiderstand und die durch den Gas- oder Dampfdruck der Maschine erzeugte Kolbenkraft in jedem Augenblick im Gleichgewicht seien. Diese Annahme hat zur Voraussetzung, daß eine Schichtung der Dichte und des Gasdrucks in der arbeitenden Gas- oder Dampfmasse nicht vorhanden ist. Wenn die Kolbengeschwindigkeit in solchen Maschinen 100 m/sek oder gar Werte in der Nähe der Schallgeschwindigkeit der Gase oder Dämpfe erreichen könnte, so wären alle diese Rechnungen unbrauchbar, weil dann unbedingt die bei der Bewegung der Gasmasse selbst entstehenden Trägheitskräfte berücksichtigt werden müßten. Wird also z. B. ein Geschoß aus einem Geschütz abgefeuert, dessen Geschwindigkeit an der Rohrmündung bis zu 900 m/sek betragen kann, so sind die einfachen Formeln für die Expansion der Gase nicht mehr zulässig, und es ist unbedingt erforderlich, auch den Teil der Druckabnahme der Gase zu berücksichtigen, welcher durch die Beschleunigung der dem Geschoß folgenden Gasmasse selbst hervorgebracht wird. Es handelt sich also beim Abfeuern eines Geschosses um einen Ausgleichvorgang, der dem der sich entspannenden Feder unter Berücksichtigung der Federmasse sehr nahe kommt.