Arbeitsgasmenge

Arbeitsgasmenge bezeichnet in der Thermodynamik und Verfahrenstechnik die Menge eines Gases, das in einem System Arbeit verrichten soll oder bereits verrichtet. Sie ist damit eine Größenordnung, die den gasförmigen Arbeitsstoff in einer betrachteten Prozessgrenze umfasst, zum Beispiel in Zylinder, Turbinen, Kolbenmaschinen oder Druckbehältern. Die Arbeitsgasmenge kann als Stoffmenge in Mol, als Masse oder als Volumen bei bestimmten Druck- und Temperaturwerten angegeben werden. Da sich Arbeit oft über einen Druck-Volumen-Wang ergibt, hängt die Arbeitsgasmenge eng mit dem Zustand des Gases (p, V, T) sowie dessen Zusammensetzung ab.

Berechnung und Beziehung zu anderen Größen: Unter der Annahme idealer Gase gilt für die Stoffmenge n = pV/(RT) und damit auch m = nM bzw. ρ = pM/(RT), wobei M die molare Masse ist. Die geleistete oder aufgenommene Arbeit W ergibt sich aus dem Weg der Druck-Volumen-Änderung W = ∫ p dV. In realen Systemen können Abweichungen durch das Verhal-ten echter Gase (Z-Wert) oder durch Änderungen der Gaszusammensetzung auftreten. Außerdem kann die Arbeitsgasmenge während eines Prozesses aufgrund von Leckagen, Reaktionen oder Abtrennungen variieren.

Messung und Anwendung: Die Arbeitsgasmenge lässt sich aus Zustandsgrößen p, T und V berechnen oder über Massen- und Volumenstrommessungen bestimmen. In praktischen Anwendungen beeinflusst sie maßgeblich Leistung, Effizienz und Steu-ertung von Verbrennungsmotoren, Turbinen, Kompressoren sowie Reaktoren. Sie ist damit ein zentraler Parameter bei der Auslegung, Simulation und Betriebsführung gasförmiger Energiesysteme.

Begrenzungen: Der Begriff muss eindeutig dem Systemrand zugeordnet werden, insbesondere bei mehreren Gasströmen oder chemischen Reaktionen. Realgasverhalten und Änderungen der Gaszusammensetzung erfordern gegebenenfalls erweiterte Zustandsgleichungen.