Kapitel IV Wärmelehre und Thermodynamik ctd. a) Definitionen b) Temperatur c) Wärme und Wärmekapazität d) Das ideale Gas – mikroskopisch e) Das idealeGas - makroskopisch f) Das reale Gas / Phasenübergänge g) Dampf, Diffusion h) Hauptsätze und Kreisprozesse i) Lösungen und Osmose j) Wärmeübertragung – Strahlung, Leitung, Konvektion
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Kapitel IV Wärmelehre und Thermodynamik ctd. · PDF fileOtto-Motor Gewicht . R 1 R 1 1 R 1 1 V V ... Typisch: L ungef. 5 -6. ... rmelamed/MicroFall2002/Chapter%204/osmosis.jpg. Transport
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Kapitel IV
Wärmelehre und Thermodynamik
ctd.a) Definitionenb) Temperaturc) Wärme und Wärmekapazitätd) Das ideale Gas – mikroskopische) Das idealeGas - makroskopischf) Das reale Gas / Phasenübergängeg) Dampf, Diffusionh) Hauptsätze und Kreisprozesse
i) Lösungen und Osmosej) Wärmeübertragung – Strahlung, Leitung,
Konvektion
iv) Andere Kreisprozesse
Besser: Druck „in Grenzen“ halten
Fläche im Indikatordiagramm größer
Früher: Energieträger v. a. Kohle
Heute: andere Energieträger (Sonnenenergie, Kernenergie, Gas, Kerosin, Benzin, Diesel, Biogas…..)
• Stirling Prozess,
Stirling Motor
Quelle: Wikipedia
Heiß
Kalt
T
T1−=η
Wirkungsgrad
1 � 2 2 � 3
3 � 44 � 1
Regenerator
http://www.k-wz.de/vmotor/stirling.html
• Wärmequelle – jede möglich, z. B. Sonnenenergie
• Leise, viel Arbeit pro Zyklus
• Sehr komplizierte Ventilsteuerung
• Material für Regenerator
• Ottomotor
– Verbrennungsmotor (Explosion)
– laut, Abgase
1
2
1
R1
11
V
VR
−κ−−=η
=
R …. Kompressionsverhältnisκ …. Adiabatenkoeff.
Rmax ca. 10V
p
Isochore Adiabate
4 (V1,p4)
2 (V2,p2)
3 (V2,p3)
1 (V1,p1)
Ansaug/Auspufftakt
Zur Info:
• Dieselmotor
Quelle: Wikipedia
-Verbrennung-laut, Abgase-Massiver alsOtto-Motor
� Gewicht
1R
1R
R1
11
V
VR;
V
VR
2
21
2
32
2
1
−−
−κ−=η
==
κ
−κ
R ca. 18 .. 25R2 mögl. groß�effizienter als Otto-Motor
Zur Info:
• Braytonprozess
(Gasturbine, Strahltriebwerk)
Quelle: Wikipedia
• Sehr hohe Temperaturen (TH = 1700°C)
• Kontinuierlich
• Hohe Anforderung an Material
• Wirkungsgrad hoch (ηtechn > 40 %)
• Kältemaschine (Kühlschrank)
Maschine „verkehrt herum“ laufen lassen
Investiere Arbeit, pumpe Wärme von „kalt“nach „warm“
„warm“ Umgebung, TU, „kalt“ Innenraum
∆QK „Nutzen“ (von „kalt“ nach „warm“)
Leistungsziffer: 1TT
T
QQ
Q
W
QL
KH
K
KH
KK >−
=−
=∆∆
=
Quelle: Wikipedia
Arbeitsmedium: Fluid mit Phasenübergang bei „vernünftigen“ T und p
Ausnutzung von Verdampfungswärme
Fluid: früher FCKW, heute FKW
• Wärmepumpe
pumpt Wärme von Umgebung (TK) nach Innenraum (TH)
Nutzen: ∆QH
Leistungsziffer
1TT
T
QQ
Q
W
QL
KH
H
KH
HH >−
=−
=∆∆
=
Typisch: L ungef. 5 - 6
Quelle Wikipedia analog Kältemaschine
v) 2. Hauptsatz
Wärme muss an „kaltes Reservoir“abgegeben werden � η < 1
Wärme � Arbeit geht nicht vollständig
2 Formulierungen für 2. HS
• Kelvin
es gibt keinen Prozess, dessen einzige Wirkung darin besteht, dass Wärme aus einem Reservoir vollständig in Arbeit umgesetzt wird
(� es gibt kein perpetuum mobile zweiter Art)
• Clausius
es gibt keinen Prozess, dessen einzige Wirkung darin besteht, dass Wärme von einem kalten Reservoir zu einem warmen fließt