Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik?
Finde den Fehler (Ist keine Hausübung, nur mein Gedanke, welcher mich verwirrt):
"Der zweite Satz der Thermodynamik besagt, dass es unmöglich ist, einen Prozess zu konstruieren, der die gesamte zugeführte Wärme in Arbeit umwandelt, ohne dass dabei ein Teil der Wärme an eine niedrigere Temperatur abgegeben wird. Ich habe jedoch einen Weg gefunden Wärme vollständig in Energie umzuwandeln! Ein Gas befinde sich in einem Kasten mit dem Volumen V und der inneren Energie E. Ich führe dem Gas die Wärme ΔQ zu, sodass dessen innere Energie nun E + ΔQ beträgt. Das Gas wird nun adiabatisch und quasistatisch auf ein größeres Volumen expandiert, bis die Arbeit die das Gas dadurch geleistet hat, genau delta Q beträgt. Nun habe ich alle zugeführte Wärme vollständig wieder in Arbeit umgewandelt."
4 Antworten
Der zweite Satz der Thermodynamik besagt, dass es unmöglich ist, einen Prozess zu konstruieren, der die gesamte zugeführte Wärme in Arbeit umwandelt, ohne dass dabei ein Teil der Wärme an eine niedrigere Temperatur abgegeben wird
Die Formulierung sollte eher lauten:
"Es ist unmöglich einen Kreis-Prozess zu konstruieren, der die gesamte zugeführte Wärme in Arbeit umwandelt"
Ich führe dem Gas die Wärme ΔQ zu, sodass dessen innere Energie nun E + ΔQ beträgt. Das Gas wird nun adiabatisch und quasistatisch auf ein größeres Volumen expandiert, bis die Arbeit die das Gas dadurch geleistet hat, genau delta Q beträgt.
Das mag funktionieren (natürlich unter Beachtung von Reibungsverlusten in der Realität). Wenn Sie nun aber sämtliche bereitgestellte mechanische Energie entnehmen, dann fehlt Ihnen die Energie das Gas wieder zu komprimieren. Sie müssen einen Teil der Energie wieder zur Kompression einsetzen.
Der zweite Satz der Thermodynamik besagt, dass es unmöglich ist, einen Prozess zu konstruieren, der die gesamte zugeführte Wärme in Arbeit umwandelt, ohne dass dabei ein Teil der Wärme an eine niedrigere Temperatur abgegeben wird.
Hier liegt ein kleiner aber entscheidender Fehler vor: statt Prozess müsste es Kreisprozess heißen. In deinem Gedankenversuch lässt sich entsprechend des vorhandenen Volumens nur eine kleine Menge an Wärme in Arbeit umwandeln, dann ist die Maschine in der Endlage und es geht nicht weiter. Oder wenn du weiter Wärme zuführst, stirbt die Maschine den Hitzetod. Sowohl das eine wie das andere lässt sich nur verhindern, wenn man die Maschine wieder in die Ausgangsstellung zurückbringt und dazu muss die zugeführte Wärme wieder abgeführt werden. Da liegt dann das Problem mit dem 2. HS. Die Wärme, die abgeführt wird, ist verloren und kann nicht in Arbeit umgewandelt werden.
Fehler liegt im Wörtchen periodisch:
Wärme kann durch eine periodisch arbeitende Maschine nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden.
um einen Kreisprozess zu betrachten, reicht ein Schritt nicht aus. Oder technisch gesagt: der Kolben, den das Gas bewegt hat, muss ja irgendwann wieder zurück. Und dann ist alles ganz anders.