Adiabatische Kompression - eine Erklärung aus der Physik

Adiabatische Kompression einfach erklärt

• Wenn es um Kompression geht, sind meist Gase (seltener Flüssigkeiten) in einem bestimmten System im Spiel. 
• Im Modellfall handelt es sich dabei um ein verdünntes Gas, das auch "ideales" Gas genannt wird. Hierbei kann die Wechselwirkung einzelner Gasatome oder -moleküle vernachlässigt werden.
• Luft kommt diesem Idealfall schon ganz gut nahe.
• Wenn man nun mit diesem Gas etwas "anstellt", beispielsweise mit einem Kolben zusammendrückt, also komprimiert, dann wird sich der Zustand des Gases verändern: Der Druck erhöht sich, das Gas wird (im Allgemeinen) wärmer.
• Adiabatisch ist die Änderung dann, wenn das Gas keine Wärme mit der Umgebung austauschen kann.


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• Ganz praktisch können Sie dies erreichen, indem Sie das Gas isolieren. Luft, die in einer Thermoskanne eingeschlossen ist, ist ein gutes Beispiel hierfür.
• Oder der Vorgang der Kompression geht so schnell, dass das Gas - obwohl nicht weiter isoliert - keine Zeit hat, Wärme an die Umgebung abzugeben bzw. Wärme von dort aufzunehmen. 
• Im adiabatischen Fall geht die komplette geleistete mechanische Arbeit (der Kompression) in eine Erhöhung der Temperatur des Gases über, die beträchtlich sein kann.

Fazit: Eine adiabatische Kompression liegt immer dann vor, wenn ein Gas ohne Wechselwirkung mit der Umwelt komprimiert wird (und dabei seine Temperatur erhöht).

Beispiele aus dem Alltag unter die Physiklupe genommen

• Ein sehr gutes Beispiel für eine adiabatische Kompression ist die Luftpumpe, auch wenn dies auf den ersten Blick verwunderlich erscheint. Allerdings wird hier in den meisten Fällen die Kompression der Luft mit einer relativ hohen Geschwindigkeit ausgeführt, sodass ein Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft nicht oder nur geringfügig möglich ist. Das Ergebnis kennen Sie: Pumpt man in schnellem Tempo, erwärmt sich die ausströmende Luft merklich. Dass dort große Wärmemengen entstanden sind, merken Sie jedoch oft erst hinterher: Die Luftpumpe erhitzt sich beträchtlich, wenn sich die entstandene Wärme ausbreitet.
• Eine früher gebräuchliche spezielle Variante des Feuerzeugs, nämlich sog. pneumatische Modelle, nutzt die Hitzeentwicklung durch Kompression gezielt aus. Dabei wird ein Kolben in einem dickwandigen Rohr rasch nach unten gedrückt. Die im Zylinder vorhandene Luft erhitzt sich durch die plötzliche Verdichtung so stark, dass sich ein Stück Feuerschwamm am Rohrende dadurch entzündet.

Interessant ist noch die Umkehrung des Prozesses, nämlich die adiabatische Expansion. Sie tritt beispielsweise beim Öffnen einer Sekt- oder Mineralwasserflasche auf. Dort kann es vorkommen, dass das austretende Gas so abkühlt, dass die vor der Flasche vorhandene Luftfeuchtigkeit kondensiert und kleine Nebeltröpfchen bildet. Achten Sie einmal beim Öffnen einer Sektflasche auf diesen Effekt. Und dann Prost.