Wie kann ich das p-V-Diagramm nach Otto erklären?

Wissenschaft Physik
#1

Das muss ich relativ einfach erklärt für einen Physiktest wissen.

Außerdem:
Ein Kolben ist zu 1/4 mit Luft gefüllt und diese wird auf 620° erhitzt.

  1. Was ist zu beobachten nd wie lautet das passende Gesetz? T proportional zu V?
  2. Was passiert wenn der Kolben festgehalten wird und wie lautet das passende Gesetz? T proportinal zu p?
#2

Leider bin ich schon recht lange raus aus dem Studium, aber ich versuchs mal:

Das p-V-Diagramm nach Otto beschreibt ja den 4 Takt Otto-Motor. x-Achse ist das Volumen, Y-Achse ist der Druck.
Die 4 Takte im Diagramm sind:

  1. Das Volumen vergrößert sich bei geöffnetem Ventil (der Kolben geht Richtung Welle, ein Brennstoffgemisch wird dadurch angesaugt) und der Druck entspricht weiter dem Normaldruck, im Diagramm geht es also auf der x Achse von null Volumen zu Maximalvolumen, der Druch bleibt p1 (normaldruck)
  2. Das Volumen wird bei geschlossenem Ventil verringert (Kolben geht von der Welle weg), dadurch erhöht sich der Druck auf das Gemisch (es wird verdichtet). Auf der x Achse geht’s also wieder Richtung Null Volumen, allerdings bewegt man sich gleichzeitig auf der y-Achse nach oben zu p2.
  3. Das Gasgemisch wird entzündet. Durch die hohe Geschwindigkeit wird das Volumen nicht verändert, aber der Druck steigt durch die höhere Temperatur schlagartig an. Nun geht es also auf der Y-Achse nach oben zu p3, auf der x-Achse bleibt man bei dem Volumen nahe des Nullvolumens.
  4. Durch den hohen Druck des Gemisches wird der Kolben Richtung Welle gepresst, das Volumen vergrößert sich also wieder. Hat das Volumen sein Maximum erreicht (der Kolben ist also ganz bei der Welle) wird das Ventil geöffnet, das restliche gas entweicht, und es ist wieder normaldruck im Kolben. Der Vorgang beginnt von vorne.
    Man bewegt sich also im Diagramm wieder Richtung maximalvolumen (nach rechts), gleichzeitig sinkt der Druck auf p4(Y-Achse nach unten). Beim öffnen sinkt der Druck dann schlagartig wieder auf normaldruck, also p1.
    Die von den Kurven umschlossene Fläche entspricht der Prozessarbeit (was hat dieser Prosess also an Arbeit geleistet)

Zu Außerdem:
Alles lässt sich auch anhand der spezifischen Gasgleichung erklären, aber bei idealen Gasen und gleichbleibender Gasmenge gilt:

1: Temperaturänderung bei konstantem Druck ändern das Volumen direkt proportional, sprich also, der Kolben wird rausgedrückt und je höher die Temperatur, desto größer das Volumen.
Das Gesetz von Gay-Lussac: bei p=const
V/T = const.
2. Temperaturänderungen bei konstantem Volumen erhöhen den Druck direkt propotional. Der Druck im Kolben wird also größer.
Das Gesetz von Amontons (2. Gesetz von Gay-Lussac)
bei V=const
p/T = const

Ich hoffe, ich konnte helfen, viel Glück beim Test!