Was ist e´wertvolle und weniger wertvolle Energie
Hallo! Ich muss morgen ein Referat über wertvolle und weniger wertvolle bzw. gute und schlechte Energie halten. Nur weiß ich überhaupt nicht was damit gemeint ist oder was das ist?
Danke schon mal im vorraus:)
8 Antworten
Selbstverständlich gibt es wertvolle und wertlose Energie. Das hängt davon ab, inwiefern man die vorliegende Energie in eine andere Energieform wandeln kann oder nicht.
Energie mit einem hohen Entropieanteil ist wertlos, mit einem geringen Entropieanteil ist sie wertvoll.
Den jeweiligen Anteil berechnet man über den Carnot-Faktor. Der wertvolle Anteil nennt sich Exergie, der wertlose Anteil nennt sich Anergie.
"Dieser Satz ist vollkommen falsch."
Der Satz ist nicht vollkommen falsch, er ist nur unpräzise formuliert.
Korrekt müsste es heißen: "Energie mit maximaler Entropie ist wertlos" oder "Je höher die Entropie, umso schwerer ist es, diese Energieform in eine andere umzuwandeln"
"Ein Energiestrom P mit dem begleitenden Entropiestrom IS , über P = T * IS verbunden, lässt überhaupt keine Aussagen über den Anteil der verwertbaren Energie zu."
Diese Formel wird benötigt, um bei einer irreversiblen Wärmeübertragung bei der Temperatur T die dabei erzeugte Entropie zu ermitteln. Das stellt einen Sonderfall dar, den du als allgemeingültig verkaufen möchtest. Bei dieser Wärmeübertragung wird der gesamte Exergieanteil der Energie in Anergie dissipiert und genau das lässt sich mit der Formel berechnen.
Dass sich mit obiger Formel kein Exergieanteil berechnen lässt, ist trivial. Dazu benötigt man den Carnot-Faktor, mit dem die Geschichte der Thermodynamik praktisch begonnen hat.
Sobald du aber einen Fall hast, bei dem die Exergie in mehreren Prozessstufen degradiert wird, oder dass es sich evtl. gar nicht um eine Wärmeübertragung handelt, kannst du die Formel vergessen. Nun ist es aber so, dass in der Natur und Technik irreversible Wärmeübertragung nur ein seltener Sonderfall darstellt. Mehrstufige Degradation sowie Energieflüsse außerhalb der Wärmeübertragung ist aber die Regel in Technik und Natur. Und spätestens, wenn man sich mit der nichtlinearen Thermodynamik Ilya Prigoines beschäftigt, sitzt du mit deinem Ansatz völlig auf dem Trockenen.
"Die Größe Exergie ist nicht alleine abhängig von dem System an sich, sondern von Faktoren außerhalb des Systems, und deshalb als vernünftige Größe didaktisch vollkommen unsinnig." Ob didaktisch sinnvoll oder nicht, interessiert mich nur sekundär. Didaktisch geschickt mag es auch sein, Entropie als ein "Maß für Unordnung" darzustellen, weswegen dieser Blödsinn auch regelmäßig verzapft wird, was jedoch mit dem eigentlichen Wesen der Entropie nicht viel zu tun hat. Auch das muss man Anfängern an der Uni erst mal wieder austreiben. Wesentlich sinnvoller wäre es da, die Entropie als ein Maß für Irreversibilität zu verkaufen, mit dem der Zeitpfeil in die Physik eingeführt wird. Damit bekommt man höchstens Ärger mit Reduktionisten bzw. Deterministen, liegt dafür aber deutlich dichter bei der Realität.
Dampfturbine bekommt einen Energiestrom P(hoch) = T(hoch) * IS. Wenn sie perfekt ist, dann wird keine weitere Entropie produziert, auf der kühleren Seite fließt der Entropiestrom IS mit kleinerer Temperatur T(niedrig) weg, also P(niedrig) = T(niedrig) * IS. Also hast du als Nutzenergiestrom:
P = (T(hoch) - T(niedrig) * IS = (T(hoch) - T(niedrig)) * P(hoch) / T(hoch).
also genau den Carnotfaktor.
Das ist Mathematik aus der Klasse 8 und kein Problem.
Der Anteil der verwertbaren Energie hängt also offenbar von IS und T(hoch) und T(niedrig) ab, auch das verstehen die Schüler. Ist T(niedrig) = 0, dann ist die Energie so gut wie komplett zu anderen Dingen zu gebrauchen.
Wozu also die Exergie???
Im übrigen ist P = T * IS eine Schülerformulierung eines Auschnitts aus der gibbschen Fundamentalform dE = T * dS, und dies stellt keinen Sonderfall dar.
Entropie als Unordnung ??? Bitte unterstelle mir nicht Sachen, die ich nicht gesagt habe.
Entropie als Maß für Irreversibiltät ? Klar, was sonst, aber das ist beim Einführen der Entropie als makroskopische Größe im Unterricht auch automatisch Thema.
Na dann bin ich ja beruhigt....die Unordnung ist gaaanz am Anfang ja noch ok, um einen allerersten Eindruck zu bekommen, muss dann aber bald erweitert bzw. richtig gestellt werden.
Zum Verstehen braucht man Exergie nicht unbedingt, zum praktischen Arbeiten ist sie aber unverzichtbar. Wenn man z.B. ein Kraftwerk komplett durchrechnen soll, erleichtert die Exergie den Rechenaufwand ungeheuer.
btw: Carnot-Faktor ist doch sicherlich Unterrichtsstoff? Nur weil Stevenson der einzige Wettbewerber um die erste Eisenbahnstrecke in England war, der die Schriften von Carnot gelesen hatte und dort den Carnot-Faktor fand, konnte er den Wettbewerb um die ersten Dampfloks gewinnen. Die Konkurrenten vergrößerten die Kesselvolumen für mehr Leistung und nur Stevenson ließ den Kessel klein, verstärkte ihn und hob die obere Temperatur an. Er hat den Wettbewerb glänzend gewonnen und durfte auch den Adler nach Nürnberg liefern, als erste "Carnot-Maschine" der Welt sozusagen.
Und Rudolf Diesel hat den Dieselmotor auch nur als "Nebenprodukt" erfunden, Eigentlich wollte er eine ideale Carnot-Maschine bauen. (Klugscheißermodus aus)
Einen schönen Gruß an Deinen Herrn Lehrer, falls der das wirklich so gesagt haben sollte: Energie einfach allgemein so in "gute", "schlechte", "wertvolle" und "wertlose" Energien zu sortieren, ist ein ziemlich bescheuertes Anliegen.
Elektroenergie ist wertvoller als die chemische Energie von Erdgas in dem Sinne, dass sie teurer verkauft wird. Die Wärmenergie, die Kraftwerkskühltürmen oder Autokühlungen entweicht, ist wertlos in dem Sinne, dass sie nicht wirtschaftlich nutzbar ist. Die Wärmeenergie, die sich bei einem Wohnungsbrand ausweitet, ist "schlecht" in dem Sinne, dass sie unerwünscht ist. Die Wärmenergie der strahlenden Frühlingssonne ist "gut" für die meisten Spaziergänger.
wie wertvoll energie ist, das hängt davon ab, wie gut man sie nutzuen kann. z.b. beim Auto da hat man z.b. die äußerst wertvolle im kraftstoff chemisch gebundene Energie. über den Weg der Verbrennung und diversie mesdchanische Zwischenschritte wird diese Energie in kinetische Energie gewandelt.
wenn du nun auf die bremse latschst, bis die Scheiben glühen und die Behäge rauchen, dann wandelt die Bremse die Kinetische Energie in thermische um. diese ist weniger wertvoll bis regelrecht wertlos, weil sie einfch so in der Landschaft verpufft...
lg, Anna
Könnte sein: Energie, die wir nutzen können, ist wertvolle Energie (z.B. elektrische Energie, chemische Energie im Gas...),
Energie, die zwar da ist, für uns aber wertlos ist, ist weniger wertvoll. Das ist hauptsächlich Wärmeenergie, die durch Energieumwandlungen entsteht. Z.B. ist die Wärmeenergie, die ein Auto produziert, zwar da, für uns aber wertlos. Ähnliches bei der Glühlampe. Mit einem Auto oder einer Glühlampe heizt niemand.
Ich bin mir aber nicht sicher, da die Begriffe recht subjektiv sind
Kurze Vorrede: Du hättest es etwas einfacher gehabt als wir: Man kann Lehrer nämlich einfach fragen, was sie meinen. Fragen zu beantworten und sich verständlich auszudrücken, ist nämlich ihr Job. Sie bekommen sogar nicht wenig Geld dafür. Aber sie brauchen Training! Wenn Ihr Eure Lehrer nicht fragt, wie sollen sie dann bitte lernen, sich verständlicher auszudrücken? Mit Eurem Nichtfragen verurteilt Ihr sie dazu, unterentwickelte Lehrer zu bleiben und Euch selbst verurteilt Ihr dazu, schlechten Unterricht zu bekommen. Ende der kurzen Vorrede.
Vielleicht (!) dachte Dein(e) Lehrer(in) an den Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen, der um so besser ist, je höher die Temperatur der Wärmequelle ist, mit der man sie antreibt. Mit anderen Worten: Je höher die Temperatur einer Wärmequelle ist, um so mehr Prozent ihrer Wärmeenergie kann man in mechanische oder elektrische Energie umwandeln, und um so wertvoller ist sie damit für die technische Anwendung. Siehe: Carnot-Wirkungsgrad.
Mit elektrischer Energie ist es ganz anders: Man kann sie ohne weiteres zu 100% in Wärmeenergie und zu fast 100% in mechanische Energie umwandeln. Deshalb gilt elektrische Energie aus technischer und wirtschaftlicher Sicht als eine "hochwertige" Energieform.
Hier steht genaueres zum Thema Wirkungsgrad und Wertigkeit von Energie: http://www.energie-lexikon.info/wirkungsgrad.html
"Enerige mit einem hohen Entropieanteil ist wertlos".
Dieser Satz ist vollkommen falsch.
Ein Energiestrom P mit dem begleitenden Entropiestrom IS , über P = T * IS verbunden, lässt überhaupt keine Aussagen über den Anteil der verwertbaren Energie zu. bringt man diesen Energiestrom in Kontakt mit der Umgebung der Temperatur T, dann ist der Anteil der Exergie gerade 0, wenn man ihn aber in Kontakt mit einem Reservoir der Temperatur 0K bringt (oder näherungsweise), dann ist der anteil der Exergie nahezu P.
Die Größe Exergie ist nicht alleine abhängig von dem System an sich, sondern von Faktoren außerhalb des Systems, und deshalb als vernünftige Größe didaktisch vollkommen unsinnig.