Lichtbogen Formel!

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Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon Flip am Mittwoch 8. Oktober 2008, 19:13

Hallo erstmal...
wenn man einen großen Potentialunterschied zwischen 2 Kontakten hat dann gibts nen Blitz. Das ist fast jedem bekannt. Und wenn das Gas zwischen den kontakten ionisiert wird dann gibts es einen Lichtbogen oder wie man auch sagt PLASMA. Meine Frage also.... gibt es eine Formel für die Berechnung der Temperatur eines Lichtbogens... ich hab bis jetzt nur die Temperaturspanne von 5000-50.000K im Internet gefunden (meine Bücher behandeln solche Themen leider nicht).Und wenn man so eine große Spanne von 45.000 Kelvin hat muss das ja von irgend was abhängig sein wie heiss ein Lichtbogen wird.

danke im vorraus flip
Flip
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon derguteweka am Mittwoch 8. Oktober 2008, 19:34

Moin,

Naja, das ist so wie eine Formel fuer die Temperatur einer eingeschalteten Herdplatte.
Solange ein Pott mit Wasser draufsteht, wird sie kaum heisser als 100°C. Aber wenn ich statt dem Pott Wasser eine Wolldecke drauflege oder das Wasser verdampft ist....
Genauso beim Lichtbogen: Da wird eine gewisse elektrische Leistung (naemlich genau U*I) verbraten. Zu welcher Temperatur das dann fuehrt, ist halt stark davon abhaengig, wie "leicht" die Waerme und sonstige Strahlung abtransportiert wird. Daher die hohe Temperaturspanne in der Literatur.

Gruss
WK
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon Flip am Mittwoch 8. Oktober 2008, 19:48

danke für die schnelle antwort

also meinst du das wenn ich mit P=U*I ...P berechne und damit dann über die spezifische Wärmekapazität von Luft (die ungefair bei 1 kj/(kg*K))und Q=c*m*(tempänderung) weiterrechne auf die Antwort meiner Frage komme?
Flip
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon derguteweka am Mittwoch 8. Oktober 2008, 20:01

Moin,

Ich fuerchte, dass ueber die Elektroden auch ganz schoen was an Waerme vom Lichtbogen abgeleitet wird. Ob du das alles formelmaessig erfassen kannst, halt ich doch fuer fraglich.

Gruss
WK
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon Flip am Mittwoch 8. Oktober 2008, 20:51

mit einem 100%igen wirkungsgrad hab ich auch nicht gerechnet. ich wollte nur mal wissen in welchen bereichen von strom und spannungen das ganze abläuft. nur mal so als anhaltspunkt.
es geht bei dem ganzen um schweißen.
aber trotzdem danke für die hilfen
mfg flip
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 8. Oktober 2008, 23:47

wenn man einen großen Potentialunterschied zwischen 2 Kontakten hat dann gibts nen Blitz.
Das funktioniert sogar ohne Kontakte, und zwar schon lange bevor es solche gab. :lol:

wenn ich mit P=U*I ...P berechne und damit dann über die spezifische Wärmekapazität von Luft (die ungefair bei 1 kj/(kg*K))und Q=c*m*(tempänderung) weiterrechne auf die Antwort meiner Frage komme?
Nein, das klappt nicht, weil du viel zu weit von dem Bereich entfernt bist, in dem diese Formel gilt.

Ich habe vorhin mal versucht etwas aufzuschreiben um deine Frage zu beantworten, dabei aber gemerkt, dass das zuviel wird.
In Kürze:
Temperatur im für Menschen bekömmlichen Bereich, sowie ein paar hundert Grad drüber und drunter kann man über den Druck eines Gases definieren.
Dieser Druck rührt von der Geschwindigkeit her, mit der die Gasteilchen auf die Wand des Behälters prallen.
Aufgrund dieser Geschwindigkeit besitzen die Gasteilchen eine kinetische Energie, die aus der von aussen zugeführten Wärmeenergie stammt.
Aus dieser Energie kann man für Gasteilchen einer bestimmten Masse eine statistische Geschwindigkeitsverteilung sowie mittlere und häufigste Geschwindigkeiten berechnen.
Wenn man das Gas erwärmt, so speichern die Teilchen die zugeführte Energie in Form höherer Geschwindigkeit, sie prallen heftiger auf die Behälterwand auf und dadurch steigt der Druck.
Leider stimmt dieses einfache Modell nur für einatomige Gase, während Luft ja bekanntlich zum grössten Teil aus den zweitomigen Gasen Stickstoff, N2, und Sauerstoff, O2, besteht.
Diese hantelförmigen Moleküle können die Energie auch noch in Form von Schwingung und Rotation aufnehmen. Dadurch wird die Sache komplizierter, ist aber immer noch ganz gut berechenbar.

Oberhalb von vielleicht 1000°C wird die Schwingung zwischen den Molekülen so stark, dass diese beginnen zu zerreissen, und dann neben den Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen auch noch deren Atome herumfliegen, sowie neu gebildete NO-Moleküle.
Spätestens ab da stimmt deine Formel nicht mehr, weil sich die Zusammensetzung des Gases ändert.
Trotzdem kann man für das Teilchengemisch noch eine Temperatur angeben, genau wie man es vorher für das N2- und O2-Gemisch mit dem Namen Luft konnte.

Wenn man noch viel stärker erhitzt, so erfolgen die Zusammenstösse zwischen den Teilchen so heftig, dass dabei Elektronen aus den Atomen und Molekülen herausgeschlagen werden.
Nun enthält das Gasgemisch auch noch geladene Teilchen, die positiven Ionen und negativen Elektronen.
Von da ab spricht man von Plasma.

Wie schon gesagt, ergibt sich für diese Gemengelage trotzdem eine einheitliche Temperatur, die daher rührt, dass im Mittel alle Teilchen die gleiche Energie haben.
Die leichten Teilchen bewegen sich einfach schneller als die schweren; das Plasma befindet sich im thermischen Gleichgewicht.

Wenn aber noch ein elektrisches Feld wirkt, wie etwa in einer Bogenentladung, so werden die geladenen Teilchen darin zusätzlich beschleunigt. Das entspricht, wie oben erläutert, einer erhöhten Temperatur und damit ist das thermische Gleichgewicht gestört.

Aus diesem Grund kann man für einunddasselbe Plasma i.d.R. verschiederne Temperaturen angeben: Die thermodynamische Temperatur der ungeladenen Teilchen ist am geringsten, die im Feld beschleunigten Ionen haben eine höhere Temperatur und am höchsten ist die Temperatur der Elektronen, weil diese im elektrischen Feld am stärksten beschleunigt werden.
All diese Temperaturen können, obwohl gleichzeitig vorhanden, extrem voneinander abweichen, so dass es nicht viel Sinn hat eine Plasmatemperatur anzugeben, wenn man nicht dazu sagt, auf welche Teilchensorte sie sich bezieht.

Lies auch mal den entsprechenden Artikel bei wiki: http://de.wikipedia.org/wiki/Plasma_(Physik)
anders
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon Flip am Donnerstag 9. Oktober 2008, 09:55

ok dann sag ich mal danke für die ausfürhliche antwort.
mal ne frage ... was machst du beruflich?
und noch was ist es möglich 2 lichtbögen zu kreuzen?
Flip
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Re: Lichtbogen Formel!

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 9. Oktober 2008, 16:05

ist es möglich 2 lichtbögen zu kreuzen?
Denkst du dabei an soetwas wie den Ameisenbär, der bekanntlich aus dem Verhältnis einer Ameise mit einem Bären entsteht ? :?

Ich kenne aber Y-förmige Lichtbögen, die mittels zweier Konstantstromquellen mit gemeinsamer Anode erzeigt werden.
Soetwas verwendet man unter dem Kürzel DCP-OES *) zur Analyse chemischer Substanzen.


*) = DC-Plasma Optische EmissionsSpektroskopie
anders
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