Mit Energie vernünftig umgehen Irreversible

Mit Energie vernünftig
umgehen
Irreversible Vorgänge
Der Reifen gibt durch Reibung
Wärme Wth an die (kühlere)
Umgebung ab.
Kann der Reifen aus der Umgebung
Wärme aufnehmen und in
Bewegungsenergie umwandeln?
Der Tee gibt Wärme Wth an die
(kühlere) Umgebung ab.
Kann man dem kalten Tee mit der
Wärme aus der Umgebung
thermische Energie zuführen?
Irreversible Vorgänge
Vorgänge in der Natur laufen in der Regel irreversibel, d.h. nicht
umkehrbar ab.
Zustand hoher Ordnung
Zustand geringer Ordnung
Dies folgt daraus, dass sich Energie gleichmäßig auf alle Teilchen
in einem abgeschlossenen System verteilt.
Man spricht von Energiedissipation (lat. dissipare – zerstreuen).
Energie geht stets von einem Zustand höherer Ordnung zu einem
Zustand geringerer Ordnung über.
Wert der Energie
Thermische Energie
Thermische Energie ist umso wertvoller, je größer ihr
Temperaturunterschied zur Umgebung ist.
Wert der Energie
Chemische Energie
Chemische Energie beruht auf der
Bindungsenergie der Atome bzw.
Moleküle.
Die kann bei sehr hohen
Temperaturen freigesetzt werden.
Sie ist sehr wertvoll.
Elektrische Energie
Elektrische Energie kann nahezu
vollständig in andere
Energieformen umgewandelt
werden. Sie ist sehr wertvoll.
Wertigkeit der Energie
Energieentwertung
Energie wird durch den Gebrauch entwertet, d.h. sie ist nicht
mehr weiter nutzbar.
Beispiele:
Chemische Energie (z.B. Heizöl)
wandelt sich durch Verbrennen in
innere Energie des Zimmers um.
Durch Energiedissipation geht aber
die gesamte Energie früher oder
später an die Umgebung über  sie
ist entwertet
Die gesamte zugeführte chemische
Energie wandelt sich zwar zum Teil
in Bewegungsenergie um. Letztlich
geht aber alles in Wärme an die
Umgebung über (Reibung über
Reifen, Luft, etc. ). Es ließe sich kein
zweites Auto damit antreiben.
 sie ist entwertet
Energieaufwertung
Geht Energie von einem ungeordneten in einen
geordneten Zustand über, spricht man von
Energieaufwertung.
Dieser Vorgang kann aber nicht von alleine ablaufen.
Zwei Bedingungen müssen dazu erfüllt sein
• Energie muss zugeführt werden
• Energie muss auch entwertet werden
Energieaufwertung
Beispiele:
1. Wärmemaschinen (z.B. Verbrennungsmotor)
Zugeführte Wärme erhöht die innere Energie des Gases
Die innere Energie des Gases wird wertvoller
Erhöhte innere Energie wandelt sich in nutzbare mechanische Energie
des Kolbens um
 Das Gas verliert dabei innere Energie und wird wieder entwertet
Energieaufwertung
Beispiele:
2. Pumpspeicherwerke
Die potenzielle Energie des Wassers im Unterbecken ist entwertet.
Durch Zufuhr von elektrischer Energie wird es ins Oberbecken
gepumpt.
 Die potenzielle Energie des Wassers wurde erhöht und kann nun
wieder in elektrische Energie umgewandelt werden
 Energie wurde aufgewertet.
Energieaufwertung
Beispiele:
3. Wärmepumpen
Ein Kältemittel mit niedriger
Siedetemperatur (ca. -43 °C)
entzieht der Umgebung Wärme
Im Verdampfer wird das
Kältemittel gasförmig
 Im Kompressor wird durch
elektrische Energie das Gas
verflüssigt
Der Dampf erhitzt sich auf
über 50 °C (wertvoller) und
gibt Wärme an die Heizung
ab.
Vernünftiger Umgang mit Energie
Heizung:
• Wärmedämmung an „Wärmebrücken“ (Fenster, Betondecken)
• Fußbodenheizung bietet große Oberfläche, die bei niedriger
Temperatur geheizt werden kann
• Geringwertiger Gebrauch (z.B. Fußbodenheizung bei ca. 35 °C
oder Warmwasser ca. 50 °C) kann über Solarkollektoren oder
Wärmepumpen betrieben werden
Elektrizität
• Energiesparlampen
• Verzicht auf Stand-By
• Beim Gerätekauf auf Energieverbrauchsklasse A achten
Verkehr
• Spritsparende (leichte) Auto sowie spritsparende Fahrweise