Abwärme bei Kühlschrank nutzbar zb. für einen Wärmeübertrager?
Hallo ich habe in Thermodynamik probleme mit der Entropie. Mal angenommen ich habe ein rebungsbehaftetes, reales system dass arbeit dissipiert. Es wird also heiß. Klar, das ist nicht gut und problematisch. Also muss ich die Wärme abführen und Kühlen. Gleichzetig wird aber auch entropie abgeführt, die darf sich in dem system nicht akkumulieren. So habe ich es in der Vorlesung gelernt. Aber wo genau ist denn das Problem dabei? Was macht die Entropie so "gefährlich" dass sie abgeführt werden muss? Und weiterhin: Könnte ich mit der Abwärme theoretisch noch meinen Kaffe "kochen" bzw. warm machen?
2 Antworten
Der Entropieträger ist die Abwärme. Wird die erzeugte Entropie, also die Abwärme nicht abgeführt, wird das System immer wärmer, bis es überhitzt und technsich kaputt geht. Daher kann ein stationärer Fließprozess nur auf Dauer fiunktionieren, wenn die Abwärme/Entropie stetig an die Umwelt abgegeben wird.
Wärme enthält Entropie. Wenn Du einem System der Temperatur T eine kleine Wärmemenge dQ zuführst, ändert sich die Entropie S um den ebenfalls kleinen Betrag dS = dQ/T
Diese Entropieerhöhung ist also mit einer steigenden Temperatur verbunden. Wenn Dein Kühlschrank also nicht irgendwann schmelzen soll, musst Du Wärme und damit auch gleichzeitig Entropie abführen.
Prinzipiell könntest Du mit der Abwärme Kaffe kochen. Dann müsstest Du aber die Abwärme bei 100°C abgeben. Damit ist der Kühlprozess des Kühlschranks aber energetisch ungünstig und Du brauchst mehr Strom - den Strom, den die Kaffeemaschine auch zum Erwärmen des Wassers verbrauchen würde. Der beste Kühlschrank ist der, der seine Abwärme bei Umgebungstemperatur abgibt. Und diese Wärme ist leider absolut nicht nutzbar. Wärme bei Umgebungstemperatur gibts draußen soviel Du willst, nur arbeitsfähig ist diese Energie leider nicht.
Also ist Abwärme nutzen Unsinn. Besser ist es den Kühlschrank zu verbessern und das Temperaturniveau der Abwärme zu senken. Dann sinkt die Leistungsaufnahme aus der Steckdose.
Es gibt übrigens eine Ausnahme: Wenn Du im Kraftwerksprozess die Abwärme bei ca. 100°C an ein Fernwärmenetz abgibst und damit heizt, sparst Du Energie. Der Grund dafür ist, dass der Heizbrenner Deiner Heizung schlecht mit der Energie umgeht. Er hat zwar einen hohen energetischen Wirkungsgrad, aber in Deinem Brennstoff - Öl, Gas - ist mehr Potential als Wärme knapp über Umgebubngstemperatur zu erzeugen. Wenn Du den Brennstoff im Kraftwerk verbrennst, aus dem hochwertigen Anteil der Energie Strom erzeugst und aus dem niederwertigen Wärme, hast Du ihn besser genutzt. Schau mal nach dem Begriff Exergie - das ist der arbeitsfähige Anteil der Energie, also der entropiefreie. Die Anergie ist der nicht arbeitsfähige Anteil der Energie, diese Energie kannst Du an die Umgebung bei Umgebungstemperatur abgeben.