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Erschienen in:

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

19. Umwandlung von Wärme in Arbeit, zweiter Hauptsatz

verfasst von : Klaus Lüders, Professor Dr. Robert Otto Pohl

Erschienen in: Pohls Einführung in die Physik

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Die Technik hat die Wärmekraftmaschine geschaffen, um Temperaturdifferenzen zur Gewinnung von Arbeit auszunutzen. Die wichtigsten Ausführungsformen, die Dampfmaschinen und die Verbrennungsmotoren, sind heute jedermann bekannt. Alle Wärmekraftmaschinen vermitteln mit einem strömenden Arbeitsstoff den Übergang von Wärme von einem heißen zu einem kalten Körper und wiederholen diesen Vorgang in periodischer Folge. Der Anfangszustand der Maschine wird in periodischer Folge wiederhergestellt, vermindert wird nur der Brennstoffvorrat.

Ohne die Zwischenschaltung einer Maschine gleichen sich Temperaturdifferenzen nur thermisch aus, d. h. durch Wärmeleitung und -strahlung. Beide Vorgänge sind irreversibel, bei beiden Vorgängen wird also Arbeit vergeudet, d. h. eine Gelegenheit, nutzbare Arbeit zu gewinnen, verpasst (Abschn. 18.2).

Hingegen erhält man den idealen Höchstwert der gewinnbaren Arbeit, wenn man alle irreversiblen Vorgänge wie z. B. Reibung, Wärmeleitung und -strahlung ausscheidet und stattdessen den Temperaturausgleich mithilfe einer „Wärmekraftmaschine“ reversibel leitet, d. h. alle Vorgänge quasistatisch ablaufen lässt. Diese Erkenntnis nennt man den zweiten Hauptsatz der Wärmelehre, es ist eine seiner vielen Formulierungen.

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Vorheriges Kapitel Die Zustandsgröße Entropie

Dem Leser wird empfohlen, sich zunächst noch einmal die Merkmale irreversibler Vorgänge in Abschn. 18.2 anzusehen, insbesondere die Beispiele unter Pkt. 2.

Statt für einen der beiden Temperaturpunkte kann man auch für die Differenz zweier Temperaturpunkte, also \((T_{1}-T_{2})\), einen willkürlichen Wert vereinbaren (vgl. Abschn. 14.6).

Messbar sind nur \(\Updelta U\), \(\Updelta S\), \(\Updelta F\) usw. Findet man numerische Werte für U, S, F usw., so gelten sie stets nur für eine Bezugstemperatur, die, wie z. B. in Tab. Tab. 18.1 angegeben werden muss.

Maximal, weil in Gl. (18.3) nur reversible Vorgänge vorausgesetzt waren.

Man kann die innere Energie eines Stoffes mit dem Vermögen eines Unternehmens vergleichen, die freie Energie mit seinem „liquiden“ und die gebundene mit seinem „illiquiden“ (z. B. in den Anlagen steckenden) Anteil.

Titel: Umwandlung von Wärme in Arbeit, zweiter Hauptsatz
verfasst von: Klaus Lüders
Professor Dr. Robert Otto Pohl
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Buch: Pohls Einführung in die Physik
Print ISBN: 978-3-662-48662-7

Electronic ISBN: 978-3-662-48663-4

Copyright-Jahr: 2017
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-48663-4_19

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