Carnotscher Kreisprozess Wärmekraftmaschine Carnotscher
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Wärmekraftmaschine Carnotscher Wirkungsgrad Carnotscher Kreisprozess Von Oliver Schwarz Die Wärmekraftmaschine Carnot: 1796-1832 1824: Publikation eines Gedankenexperiments: Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine Die Wärmekraftmaschine Eine Wärmekraftmaschine nimmt Energie in Form von Wärme aus einem System 1 auf. Ein Teil der Wärme wird in Arbeit umgesetzt, der Rest wird in ein System 2 abgegeben. Die Wärmekraftmaschine Durch den 2. Hauptsatz gilt: T1>T2. Wobei Q1>0 und Q2<0. Die vom System geleistete Arbeit ergibt sich also aus -W = Q1 + Q2 Carnotscher Wirkungsgrad | W | Q1 Dabei interessieren nur 2 Größen: Wie viel Wärme wird in das System gesteckt Wie viel Arbeit leistet das System Carnotscher Wirkungsgrad Q1 Q2 Q2 1 Q1 Q1 Da Q2 negativ ist, muss der theoretische Wirkungsgrad unter 1 liegen. Praktisch liegt er weit unter 1 (0,3 für Ottomotor, 0,5 für Dieselmotor.) Carnotscher Kreisprozess • • • • 1. Schritt: Isotherme Expansion 2. Schritt: Adiabatische Expansion 3. Schritt: Isotherme Kompression 4. Schritt: Adiabatische Kompression Wichtig: Alle Vorgänge laufen reversibel ab. Carnotscher Kreisprozess • 1. Schritt: Isotherme Expansion bei T1. Das Gas expandiert und leistet dabei Volumenarbeit. Die Energie wird der Wärme entzogen, das Gas sollte abkühlen. Ein Wärmebad hält die Temperatur dabei konstant. Carnotscher Kreisprozess Problem dabei: Das Gas hat kein Bestreben zu expandieren. Lösung: Äußere Einflüsse (Druck) müssen geändert werden. Somit ist der Vorgang jedoch nicht mehr reversibel. Carnotscher Kreisprozess • Schritt 2: Adiabatische Expansion Das Gas expandiert weiter und leistet Volumenarbeit. Hier kühlt sich das Gas jedoch zusätzlich ab, wodurch der Enddruck geringer ist als bei der isothermen Expansion Expansion bis T2 Carnotscher Kreisprozess • Schritt 3: Isotherme Kompression Das Gas wird bei T2 isotherm komprimiert. An dem Gas wird Arbeit verrichtet, die in Form von Wärme an das Wärmebad abgegeben wird. Carnotscher Kreisprozess • Schritt 4: Adiabatische Kompression An dem Gas wird weiterhin Arbeit verrichtet, es kann jedoch keine Energie in Form von Wärme mehr abgeben. Es wird wärmer und erreicht den Anfangszustand.
