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Das Erbe Ottos: der Verbrennungsmotor
Die meisten motorisierten Fortbewegungsmittel funktionieren mit einem Viertakt-Verbrennungsmotor. Patentiert wurde er 1876 von Nicolaus Otto, weshalb er auch Ottomotor genannt wird. Durch die Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches liefert der Motor die nötige Energie, um Räder, Schiffsschrauben oder Turbinenpropeller über einen Drehkolben in Schwung zu bringen. Auch in Triebwerken von Flugzeugen und Raketen wird Treibstoff verbrannt. Dabei schiesst das verbrannte Gas direkt mit grossem Druck hinten heraus und treibt das Luftgefährt vorwärts oder nach oben.
1. Takt:
Der Kolben (grün) befindet sich in einer Abwärtsbewegung. Im Vergaser (gelb) wird Benzin mit zugeführter Luft gemischt und zerstäubt in den Brennraum (orange) gesogen.
2. Takt:
Der Kolben bewegt sich nach oben und presst das Brennstoffgemisch zusammen. Die daraus resultierende höhere Temperatur bewirkt, dass es gasförmig und leicht entzündbar wird.
3. Takt:
Der Kolben (grün) befindet sich in einer Abwärtsbewegung. Im Vergaser (gelb) wird Benzin mit zugeführter Luft gemischt und zerstäubt in den Brennraum (orange) gesogen.
4. Takt:
Durch das Vakuum nach der Explosion bewegt sich der Kolben erneut nach oben und drückt die Abgase über den Katalysator und den Auspuff hinaus (blau). Indem frischer Brennstoff hineingesogen wird, beginnt der Kreislauf von vorn.
Fossile Brennstoffe – nicht erneuerbar?
Das Erdöl entstand aus fossilem Meeresplankton, also aus vor langer Zeit abgestorbenen, winzigen Pflanzen- und Tierresten. Wenn diese tote organische Materie auf den Meeresgrund sank und bald von unzähligen Sand- und Schlammsedimenten zugedeckt wurde, konnte sie nicht vollständig verwesen, weil es darunter keinen Sauerstoff gab. Durch den steigenden Druck und die Wärme verwandelte sie sich tief unter der Erde während Jahrmillionen in eine zähe, schwarze Flüssigkeit, wobei auch Erdgas freigesetzt wurde. Kohle bildete sich in ähnlicher Weise, entstand aber aus gröberem pflanzlichem Material in Sumpfgewässern. Da fossile Brennstoffe nur sehr langsam entstehen, zählen sie zu den nicht erneuerbaren Energien.
Gewusst?
Fossile Brennstoffe und Klimawandel
Fossile Brennstoffe bestehen aus Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C), welche die Pflanzen vor Jahrmillionen über die Fotosynthese aus der Atmosphäre (Kohlendioxid) bzw. vom Wasser aufgenommen haben. Beim Verbrennen kommt der Kohlenstoff mit Sauerstoff (O) in Berührung. Dabei entsteht wieder das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2), welches massgeblich zur Klimaerwärmung beiträgt.
Autor: Martin Gurtner-Duperrex; Quellen: energie-lexikon.info; klexikon.zum.de; uni-ecoaula.eu; geo.de; chemieunterricht.de; Illustration: Adobe Stock/3dvin; Grafik: Wikipedia; MagentaGreen