Warum kann Wärme nicht komplett in ARBEIT umgewandelt werden ( Verbindung mit Entropie)?
4 Antworten
Beispiel : Ein Zylinder mit Luft,in dem ein Kolben ist,wird Wärmeenergie zugeführt.
"Isobare" Entspannung ,der Druck im Kolben bleibt konstant
Folge ist : Es wird die Arbeit W=F*s vollbracht und gleichzeitig wird die luft im zylinder erwärmt.
Energiebilanz Ezu=Qzu=Eab=W+Integral(T(s)*ds
T(s) ist der Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Temperatur T (Kelvin)
bei T=konstant dann wäre
Qzu=W+T*(S2-S1) hier ist S1 die Entropie vor der Entspannung und S2 ist die Entropie nach der Entspannung , S2>S1
MERKE: Den höchsten wärmetechnischen Wirkungsgrad hat der Carnotprozeß.Siehe Phisik-Formelbuch
n=(T1-T2)/T1=1-T2/T1
T1 ist die Temperatur in Kelvin,bei der die Wärmeenergie zugeführt wird
T2 ist die Umgebungstemperatur in Kelvin
Es ist anscheinend ein Naturgesetz, das hier durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beschrieben wird. In einem abgeschlossenen System wird die Entropie immer größer.
Warum nun, das ist eine zutiefst philosophische Frage. Man könnte ebensogut fragen, warum zwei Körper, die jeweils eine Masse haben, sich gegenseitig anziehen, warum es Atome gibt, warum das Sein existiert und warum Energie niemals vernichtet werden kann (erster Hauptsatz der Thermodynamik).
Wer überwacht die strikte Einhaltung der Naturgesetze? Wie kann es sein, dass kein Atom sich hier die kleinste Freiheit herausnehmen kann? Warum bleibt immer ein Teil einer Wärmeportion Wärme, statt sich, wie der andere Anteil der Wärme in Arbeit umzuwandeln? Was verhindert die Erreichung des Wirkungsgrads von 100 %?
Wir werden uns wohl einfach damit abfinden müssen.
Das kann man so pauschal nicht sagen, jedenfalls versteht man, wenn man den Satz einfach so nimmt, den Sinn nicht. Wärme ist zusammen mit Entropie bei einer bestimmten Temperatur übertragene Energie, also P = T • IS, wobei P der Energiestrom bzw. die Leistung ist, T die absolute Temperatur und IS der übertragene Entropiestrom. Nun kann man Entropie erzeugen, aber nicht vernichten, damit ist der Energiestrom P für andere Zwecke verloren. Eine Möglichkeit wäre , den Entropiestrom und damit auch die Wärme in ein kälteres Temperaturreservoir fließen zu lassen, dann ist die Differenz P = (Thoch - Tkalt) • IS nutzbar. Wenn nun Tkalt = 0K wäre, also am absoluten Nullpunkt, dann wäre die Energie auch komplett nutzbar, aber ein solches Temperaturreservoir steht nicht zur Verfügung.
