Physik verstehen 3, Schulbuch

47 Unser Leben im Wärmebad 4. Wie funktioniert eine Dampfturbine? 1883 erfand der Schwede Gustaf de Laval (1845–1913) die Dampfturbine. Man verwendet sie heute hauptsächlich in Wärmekraftwerken zur Erzeugung von elektrischer Energie. Durch Verbrennung von Erdgas, Erdöl, Kohle oder Biomasse, aber auch in Kernkraftwerken wird etwa 500 °C heißer Wasserdampf erzeugt. Dieser wird bei einem hohen Druck von etwa 250 bar auf die Schaufeln der Dampfturbine gestrahlt. Ein Generator wandelt die Drehbewegung der Turbine in elektrische Energie um. V4  Die Konserventurbine  E1 Mach Einschnitte in das Blech eines Konservendosendeckels und verdrehe die Streifen mit einer Zange. Setze das „Turbinenrad“ drehbar auf ein Drahtstück und bringe es mit einem Dampfstrahl in Bewegung. 47.3 Dampfturbine in einem Wärmekraft- werk Kühlwasser Turbine Generator Kessel Heizung Kondensator Pumpe 47.4 Schema eines Dampfkraftwerks 3. Wie funktioniert eine Dampfmaschine? Im Jahr 1712 entwickelte der Engländer Thomas Newcomen (1663–1729,  Seite 6) die erste funktionierende Dampfmaschine. Diese sollte eintreten- des Grundwasser aus den Stollen von Kohlebergwerken pumpen. Um den Kolben schnell zurückzubewegen, ließ er etwas Wasser in den dampf­ gefüllten Kolbenraum einspritzen. Der Dampf kondensierte schlagartig zu Wasser. 1769 verbesserte der schottische Erfinder James Watt (1736–1819,  Seite 7) die Leistung der Dampfmaschine, indem er den Dampf abwechselnd von beiden Seiten auf den Kolben wirken ließ. Der Dampf kondensierte dabei nicht mehr im Kolben. Außerdem entwickelte er ein Kolbengestänge, das die Bewegung des Kolbens in eine praktischere Drehbewegung umwandelte, und einen Fliehkraftregler zur Regelung der Drehgeschwindigkeit. Durch diese Verbesserungen wurde die Dampfmaschine der Auslöser des industriellen Zeitalters. Heute ist die Dampfmaschine nur noch in Museen und Spielzeuggeschäften zu finden (Abb. 47.2). V3  Schnellkondensation  E1 Fülle ein feuerfestes Reagenzglas (16/160) etwa 2 cm hoch mit Wasser und setze einen Gummistopfen mit Spritzenkanüle auf. Bringe das Wasser zum Kochen und fülle dadurch das Glas mit Dampf. Drehe nun das Glas um und setze eine mit gefärbtem Wasser gefüllte 20-ml-Spritze auf. Tritt der erste Wassertropfen in das Glas, kondensiert der Dampf. Der Spritzeninhalt spritzt vollkom- men in das Reagenzglas. Balancier- balken Planeten- rad Dampf- zuleitung Ablei- tung Kondensator mit Pumpe und Kühlwasserbehälter Dampfventil Dampf- kessel doppelt wirkender Kolben Parallelogramm- mechanik 47.1 Die Dampfmaschine von James Watt 47.2 Eine Dampfmaschine als Spielzeug Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv