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Mach vs. km/h

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  1. Mach vs. km/h

    Autor: wurfkeks 11.07.14 - 14:53

    Dass im Text ständig Mach-Zahl und km/h so ohne Weiteres ineinander umgerechnet werden, ist so nicht richtig!

    Die Machzahl gibt nämlich die Geschwindigkeit im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit an und diese ist von einigen Umgebungsfaktoren abhängig: Höhe und Temperatur und Somit auch Luftdruck.
    Mach 1 auf Meereshöhe ist eine ganz andere Geschwindigkeit, als Mach 1 auf Reiseflughöhe.

  2. Re: Mach vs. km/h

    Autor: floggrr 11.07.14 - 14:57

    Die Schallgeschwindigkeit hängt nur von der Temperatur ab. Der Druck oder die Höhe ist Wurst-egal.

    Ma = v / sqrt(K*R*T)

    K : Isotropenexponent
    R: spez. Gaskonstante



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 11.07.14 14:58 durch floggrr.

  3. Re: Mach vs. km/h

    Autor: wurfkeks 11.07.14 - 15:05

    Das mag rein Formeltechnisch so sein, aber praktisch sieht es ja so aus, dass in zunehmender Höhe der Druck abnimmt und somit die Temperatur sinkt.

    Außerdem kann man auch die Druckabhängigkeit direkt in die Formel bringen:
    c = sqrt(K/rho)

    K... Kompressionsmodul

  4. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Phreeze 11.07.14 - 15:48

    sonst keine Probleme.....ob da jetzt 10kmh mehr oder weniger anstehen, ist doch Wurst

    es sei denn es sind auf einmal 1500kmh anstatt 1600kmh oder so....
    und da das Flugzeug nunmal auf "Reiseflughöhe" fliegt, darf man davon ausgehen, dass es auch DA Mach xyz fliegt, und nicht unten am Flughafen

  5. Re: Mach vs. km/h

    Autor: violator 11.07.14 - 16:13

    Phreeze schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > es sei denn es sind auf einmal 1500kmh anstatt 1600kmh oder so....

    Mach 1 bei -50°C: 1076km/h
    Mach 1 bei 25°C: 1245km/h

    Und je mehr Mach, desto größer wäre natürlich die Differenz, bei der Concorde halt schonmal doppelt so groß.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 11.07.14 16:14 durch violator.

  6. Re: Mach vs. km/h

    Autor: floggrr 11.07.14 - 16:26

    wurfkeks schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das mag rein Formeltechnisch so sein, aber praktisch sieht es ja so aus,
    > dass in zunehmender Höhe der Druck abnimmt und somit die Temperatur sinkt.

    Die Temperatur in großen Höhen hat aber nichts mit dem niedrigen Druck in großen Höhen zu tun.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 11.07.14 16:27 durch floggrr.

  7. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Auf 'ne Cola 11.07.14 - 21:23

    und somit die Temperatur sinkt...

    ja dan passts doch...

  8. Re: Mach vs. km/h

    Autor: SoniX 12.07.14 - 02:30

    Nicht?

  9. Re: Mach vs. km/h

    Autor: StringTheory 12.07.14 - 16:10

    Jepp, da hat der Threadersteller vollkommen recht. Das Thema hatte ich hier auch schon direkt an Golem gerichtet angesprochen:

    https://forum.golem.de/kommentare/wissenschaft/luftfahrt-die-rueckkehr-der-ueberschallflieger/golem-geschwindigkeit-gulfstream-g650/84320,3798637,3798637,read.html#msg-3798637

    ...bisher aber noch keine Reaktion.

  10. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Flexy 12.07.14 - 22:13

    Auf 'ne Cola schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > und somit die Temperatur sinkt...
    >
    > ja dan passts doch...

    Die Temperatur der Atmosphäre ist nicht direkt von der Höhe abhängig.
    Die Temperatur sinkt mit zunehmender Höhe erst mal langsam auf -45°C bis -75°C (je nach Geoposition), bis zur Tropopause in ca. 9km bis 15 km Höhe (ebenfalls je nach Geoposition). Ab da bleibt die Temperatur auch bei zunehmender Höhe gleich um dann beim Übergang in die Stratosphäre wieder anzusteigen, so dass es in z.B. 25km Höhe sogar deutlich wärmer sein kann als in 9km Höhe. In ca. 50km Höhe, in der Stratopause hat die Atmosphäre dann sogar wieder rund 0°C. Das ist der Übergang zur Mesosphäre. Ab da sinkt die Temperatur wieder langsam, bis sie in etwa 100km ein zweites Minimum hat, diesmal ein klein wenig niedriger als das Minimum der Tropopause. Danach gehts in die Thermosphäre (und so langsam auch in den Weltraum) und dort steigt die Temperatur nach und nach wieder an, bis auf 1700° bis 1900°C, je nach Sonnenstrahlung.

    Der Druck (und auch die Dichte der Luft) nimmt aber mit der Höhe konstant ab.
    Und die neuen Überschall-Flieger sind auch nicht mehr nur in der Troposphäre unterwegs (bei -50°C bis -60°C), sondern dann schon in der Stratosphäre, in 25km Höhe. Und da ist es schon wieder -10°C bis -25°C warm.

  11. Re: Mach vs. km/h

    Autor: plutoniumsulfat 13.07.14 - 02:08

    im Weltraum ist es wärmer als Auf der Erde? ?

  12. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Flexy 13.07.14 - 02:49

    plutoniumsulfat schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > im Weltraum ist es wärmer als Auf der Erde? ?


    Hier und da schon.
    Kommt immer darauf an wie weit du im Weltraum bist. Das ist ein fließender Übergang von Atmosphäre zu Weltall. Und es kommt drauf an ob du im Schatten bist oder nicht. Bist du nicht im Schatten kommt es noch darauf an wie weit weg du von der Sonne bist. Hunderttausende Kilometer Hinter dem Mond hast du im Voll-Schatten und im Gasleeren Raum erst mal -270°C, das ist die Hintergrundstrahlung des Weltalls. Knapp über dem absoluten Nullpunkt. Bist du aber im Sonnenlicht in Erdnähe, dann hast du da Gasmoleküle und eben die 1700°C bis 1900°C, je nach Sonnenaktivität. Da bewegen sich dann die Gasteilchen entsprechend schnell.

    Allerdings kann man diese 1800°C in 200km Höhe nicht mit den 1800°C auf Meereshöhe vergleichen, die man z.B. an einem Schweißbrenner hat. Der Unterschied ist, dass in 350km (da ist die ISS untwerwegs) kaum noch Gasmoleküle da sind, die diese Temperatur haben. Es ist massenmäßig fast nichts da. Also gibt es im Gegensatz zur Flamme auf der Erde kaum eine Wärmeübertragung vom heißen, aber sehr dünnen Gas auf die ISS, auch wenn sie in der Sonne ist. Umgekehrt kann man in dieser Höhe aber auch leider die -270°C im Sonnen-Schatten nicht wirklich zur Kühlung nutzen, das Gas ist zu dünn. Und elektrische Geräte im All müssen über Wärme-Abstrahlung gekühlt werden. (Trotzdem ist noch genug Gas da um die ISS bisschen zu bremsen...)

    Erst wenn man wirklich ganz ganz weit weg geht, sehr weit ins Weltall hinein, irgendwo zwischen Erde und Mars z.B., dann ist dort ein fast leerer Raum. Und damit überhaupt keine Temperatur mehr.

  13. Re: Mach vs. km/h

    Autor: plutoniumsulfat 13.07.14 - 13:19

    die Wärmeübertragung muss doch trotzdem stattfinden, sonst würde es doch auf der Erde kaum warm werden?

  14. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Flexy 13.07.14 - 13:33

    Die Erde wird deswegen warm, weil da ziemlich viel elektromagnetische Strahlung von der Sonne ankommt. Also infrarot + Licht+ UV usw. Und diese Strahlung heizt dann die Atmosphäre auf (auf eben die 1800°C oder so in großer Höhe) und eben die Erde und die erdnahe Atmosphäre.

  15. Re: Mach vs. km/h

    Autor: plutoniumsulfat 13.07.14 - 13:46

    dann geschieht doch das gleiche mit Raumstationen. Die werden doch auf Sonnenseite auch warm.

  16. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Flexy 13.07.14 - 14:03

    Jap, auch Raumstationen heizen sich in der Sonne auf. Die sind aus genau dem Grund auch nicht schwarz, sondern weiß und reflektierend beschichtet. Zudem besitzt die ISS auch noch Kühl-Elemente auf der Außenseite, die Wärme abstrahlen. Und eine Klima-Anlage innen, damit die Raumstation nicht zu warm wird.

    Siehe http://www.lockheedmartin.com/us/products/HeatRejectionRadiators.html

  17. Re: Mach vs. km/h

    Autor: plutoniumsulfat 13.07.14 - 15:49

    aber auch nicht zu kalt

  18. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Peter Später 14.07.14 - 07:20

    Flexy schrieb:

    > Erst wenn man wirklich ganz ganz weit weg geht, sehr weit ins Weltall
    > hinein, irgendwo zwischen Erde und Mars z.B., dann ist dort ein fast leerer
    > Raum. Und damit überhaupt keine Temperatur mehr.

    Wie wat? Keine Temperatur mehr? Wie darf man sich das vorstellen? exakt 0 Grad?

  19. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Eheran 14.07.14 - 07:53

    >Wie darf man sich das vorstellen?
    Temperatur = durchschnittliche Energie der Teilchen
    Wenn es so wenig Teilchen gibt, dass diese Betrachtung unsinnig wird, kann man auch nicht mehr von einer Temperatur sprechen.
    Stell dir vor da fliegt mal ein hochenergetisches Teilchen durch den Messbereich und man hätte >10^9 °C und im nächsten Moment wieder nur 5K usw...

  20. Re: Mach vs. km/h

    Autor: Peter Später 14.07.14 - 08:46

    Eheran schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > >Wie darf man sich das vorstellen?
    > Temperatur = durchschnittliche Energie der Teilchen
    > Wenn es so wenig Teilchen gibt, dass diese Betrachtung unsinnig wird, kann
    > man auch nicht mehr von einer Temperatur sprechen.
    > Stell dir vor da fliegt mal ein hochenergetisches Teilchen durch den
    > Messbereich und man hätte >10^9 °C und im nächsten Moment wieder nur 5K
    > usw...
    okay...und was, wenn man sich in dem Bereich befindet? Wie würde man sich fühlen? Frieren? Gemütlich? Schwitzen? (natürlich ungeachtet aller anderen physikalischen Einflüsse..nur mal theoretisch)

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