Super Video. Eine Frage ist mir geblieben… Meint man mit den Temperaturen die Temperaturen der Wärme- und Kältequelle oder die Temperaturen des Behälters?
Man spricht in diesem Zusammenhang immer von "Wärmebädern". Damit ist etwas Großes gemeint, in dem thermische Energie gespeichert ist und aus dem man etwas Wärme entnehmen kann, ohne dass sich die Temperatur nennenswert ändert. Stellen Sie sich z.B. ein Schwimmbad mit Wasser vor. Etwas technischer gedacht, kann man sich die Wärmebäder auch so vorstellen, dass sie immer nachgeheizt bzw. gekühlt werden, wenn Wärme entnommen, bzw. hinzugefügt wird und so auf konstanter Temperatur bleiben. Bei einem Kraftwerk wird das heiße Reservoir ständig z.B. durch Kohle nachgeheizt und das kalte Reservoir ist ein Fluss in dem immer neues Wasser mit der gleichen Temperatur vorbeifließt.
Sehr geehrter Herr Matzdorf, vielen Dank für die Onlinestellung ihrer Videos. Dadurch habe ich schon einiges lernen können. Ich habe zum Carnot-Kreisprozess allerduings eine Frage. Rein mathematisch kann ich den von Ihnen dargestellte Carnot-Kreisprozess nachvollziehen. Inhaltlich habe ich ein Vorstellungsproblem (bei der isothermen Erwärmung im 1. Schritt): Bei der Folie bei Minute 2:12 stellen Sie das ideale Gasgesetz zum Druck p um und setzen es in die dortige Formel ein, um die Wärmemenge zu ermitteln, die in den Kolben fließt bzw. um die Arbeit zu ermitteln, die das Arbeitsgas verrichtet, um den Kolben anzuheben. Für die Temperatur nehmen Sie dann allerdings die Temperatur des warmen Reservoirs und nicht die Temperatur des Arbeitsgases im Kolben an, bei dem die Volumenänderungsarbeit stattfindet. Aber genau dies verstehe ich nicht. Das zum Druck p umgestellte ideale Gasgesetz beschreibt doch das Arbeitsgas im Kolben und nicht das heiße Reservoir. Somit müsste doch die Temperatur des Arbeitsgases im Kolben und nicht die Temperatur des heißen Reservoirs bei T eingesetzt werden. Während das Arbeitsgas ja die Volumenänderungsarbeit bei der isothermen Erwärmung verrichtet, weißt es doch eine geringere Temperatur auf, als das heiße Reservoire. Jedenfalls gehe ich davon aus, damit deltaQ in das Arbeitsgas fließt. Also kurz gefragt: Warum wird bei T die Temperatur des heißen Reservoirs eingesetzt und nicht die Temperatur des Arbeitsgases, bei dem die Volumenänderungsarbeit stattfindet? Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen. Vielen Dank.
Die Anfangstemperatur vom Gas im Raum ist bei der isothermen Entspannung gleich der Temperatur im warmen Reservoir. Es wird nur Wärmemenge übertragen, ohne dass sich die Temperatur im Gas ändert. Erst bei der adiabatischen Entspannung ändert sich die Temperatur des Gases auf die Temperatur des kalten Reservoir. Dann erfolgt eine isotherme Kompression des Gases und es wird nur eine Wärmemenge abgegeben, ohne dass sich die Temperatur im kalten Medium oder im Gas ändert. Über die anschließende adiabatische Kompression kommen wir dann wieder zur Anfangstemperatur. Handelt sich um reine Theorie und stellt wie er bereits sagte ein Maximum an Effizienz dar, was nicht erreicht oder überboten werden kann.
Hallo, zwar etwas spät, aber vielen Dank für die Antwort. Verstanden hab ich’s leider noch nicht ganz. Wenn das Arbeitsgas und das heiße Reservoir bei der isothermen Entspannung die gleiche Temperatur haben, warum sollte es dann zur Wärmeübertragung vom warmen Reservoir zum Arbeitsgas kommen (Wärmeübetragung doch immer nur vom wärmeren zum kälteren, hier sind Arbeitsgas und Reservoir wohl gleichwarm). Es dürfte demnach doch keine Wärmeübertragung zwischen Reservoirs und Arbeitsgas geben und somit die Ursache für die vom Arbeitsgas geleistete Volumenänderungsarbeit wegfallen. Wieso hebt sich dann aber der Kolben? Mein Erklärungsversuch auf Grundlage (Temperatur von Reservoir und Arbeitsgas gleich): Eine Erkärung wäre vlt., das es zu infinitesimal kleinen (spontanen ) (rechnerisch vernachlässigbaren) Volumenänderungsarbeiten bzw. Volumenvergrößerungen durch das Arbeitsgas selbst kommt, was den Kolben minimal hebt und dadurch das Arbeitsgas minimal abkühllt, sodass die minimale Temperaturdifferenz umgehend durch das warme Reservoir ausgeglichen wird. In Summe würden dies den Kolben anheben und Wärme dafür würde vom heißen Reservoirs ins Arbeitsgas fließen. Aber das wäre auf der anderen Seite dann auch wieder komisch, denn es könnte ja auch andersrum sein. Es könnte ja auch zu infinitesimal kleinen (spontanen) Volumenverkleinerungen kommen, infolgedessen sich das Arbeitsgas minimal aufheizt; sodass die dadurch entstehende minimale Temperaturdifferenz wieder umgehend mit Hilfe des Reservoirs ausgeglichen würde. Nur diesmal dadurch, das minimal Wärme vom Arbeitsgas zum Reservoirs abgegeben würde. Der Kolben also in der Summe sinken würde. Die erste Variante, spontane minimale Volumenvegrößerungen, müsste also wahrscheinlicher sein als die zweite Variante. Ob meine Erklärung hier annähernd als Erklärungsansatz taugt, ist fraglich. Ich hoffe es kann mir nochmal geholfen werden, hier die isotherme Expansion bzw. den ersten Schritt vom Carnot-Prozess zu verstehen. Wieso fließt hier die Wärme vom heißen Reservoirs zum Arbeitsgas, obwohl beide die gleiche Temperatur haben sollen (Annahme aus der zuvor erhaltenen Antwort). Gruß fry 2000
Wie berechne ich die Energiemenge in diesem geschlossen System ? Wenn im inneren eines Geschlossenen Systems ein aktiver Kreisprozess arbeitet, der aber kein Reibung im system verursacht! Bleibt dann der Energieerhaltungssatz im Geschlossenen System auch Konstant? ua-cam.com/video/fbtoC2fb2p8/v-deo.html
In einem abgeschlossenen System gilt auf jeden Fall Energieerhaltung. Dazu müssen aber alle Energieformen berücksichtigt werden u.a. die Innere Energie im thermodynamischen Sinne und ggf. mechanische Energie, die z.B. als potentielle oder kinetische Energie gespeichert sein kann. Laufen reversible Prozesse innerhalb des Systems ab, bleiben Gesamtenergie und Entropie unverändert. Bei irreversiblen Prozessen bleibt die Gesamtenergie gleich, aber die Entropie erhöht sich. Mit Reibung meint man in der Regel einen irreversiblen Prozess, bei dem mechanische Energie in innere Energie ohne nennenswerte Temperaturunterschiede umgewandelt wird. In der Regel ist es sehr schwierig, die innere Energie absolut anzugeben. In der Thermodynamik sind aber auch in der Regel nur Änderungen der inneren Energie relevant - z.B. im ersten Hauptsatz ΔU = ΔQ + ΔW. Der Absolutwert der mechanischen Energie hängt von der Wahl des Bezugssystems ab.
Danke für die schnelle Antwort Meine Testanlage ist ein Geschlossenes System Ich habe mir eine Versuchsanlage gebaut um einen Kälteprozesse zu erzeugen der ohne Kompressor arbeitet. Weil ich in meiner Firma Fixtron Kältetrockener verkaufe, wollte ich diese selber Herstellen. Nach dem neuen von mir Patentierten Prinzip soll mit einer zentrifugierten Flüssigkeitssäule der benötigte Druck für den Hochdruckbereich der Kälteanlage erzeugt werden im geschlossenen system mit einem geschlossenen Kältekreislauf. Der Kälteprozess funktioniert in der Testanlage . Weil das Druck Ungleichgewichtigkeit von 5 Bar stabil bleibt, bleibt auch der Temperaturunterschied von 40 Grad konstant erhalten! Das ist ein film von meiner Testanlage ua-cam.com/video/A-CK2AGjiZQ/v-deo.html Um die Funktion vom inneren Prozess zu erklären, habe ich diese Animation erstellen lassen. ua-cam.com/video/MAfKlUsc9rI/v-deo.html dieser Technik funktioniert ohne Reibung wobei die Drehzahl bei einer Herkömmlichen Druckerzeugung normalerweise abgebremst würde. Was denken sie von dieser Technik. viele Grüsse Rolf Kranen
So viel besser verständlich wie meine Vorlesung in Mainz! Vielen Dank
Die beiden Videos sind wirkich klasse! Mein Dozent begnügt sich leider damit ein Skript hochzuladen, ohne irgendeine andere Art von Vertonung.
Ich möchte Ihnen einfach nur danken!
wird hier mit molarem Volumen gerechnet? oder wo ist die Stoffmenge aus der idealen Gasgleichung?
Ja, der Einfachheit halber habe ich hier mit einem Mol Arbeitsgas gerechnet.
Super Video. Eine Frage ist mir geblieben…
Meint man mit den Temperaturen die Temperaturen der Wärme- und Kältequelle oder die Temperaturen des Behälters?
Man spricht in diesem Zusammenhang immer von "Wärmebädern". Damit ist etwas Großes gemeint, in dem thermische Energie gespeichert ist und aus dem man etwas Wärme entnehmen kann, ohne dass sich die Temperatur nennenswert ändert. Stellen Sie sich z.B. ein Schwimmbad mit Wasser vor. Etwas technischer gedacht, kann man sich die Wärmebäder auch so vorstellen, dass sie immer nachgeheizt bzw. gekühlt werden, wenn Wärme entnommen, bzw. hinzugefügt wird und so auf konstanter Temperatur bleiben. Bei einem Kraftwerk wird das heiße Reservoir ständig z.B. durch Kohle nachgeheizt und das kalte Reservoir ist ein Fluss in dem immer neues Wasser mit der gleichen Temperatur vorbeifließt.
Vielen lieben Dank hat mir sehr geholfen
Danke!
Sehr geehrter Herr Matzdorf,
vielen Dank für die Onlinestellung ihrer Videos. Dadurch habe ich schon einiges lernen können.
Ich habe zum Carnot-Kreisprozess allerduings eine Frage. Rein mathematisch kann ich den von Ihnen dargestellte Carnot-Kreisprozess nachvollziehen.
Inhaltlich habe ich ein Vorstellungsproblem (bei der isothermen Erwärmung im 1. Schritt):
Bei der Folie bei Minute 2:12 stellen Sie das ideale Gasgesetz zum Druck p um und setzen es in die dortige Formel ein, um die Wärmemenge zu ermitteln, die in den Kolben fließt bzw. um die Arbeit zu ermitteln, die das Arbeitsgas verrichtet, um den Kolben anzuheben. Für die Temperatur nehmen Sie dann allerdings die Temperatur des warmen Reservoirs und nicht die Temperatur des Arbeitsgases im Kolben an, bei dem die Volumenänderungsarbeit stattfindet. Aber genau dies verstehe ich nicht. Das zum Druck p umgestellte ideale Gasgesetz beschreibt doch das Arbeitsgas im Kolben und nicht das heiße Reservoir. Somit müsste doch die Temperatur des Arbeitsgases im Kolben und nicht die Temperatur des heißen Reservoirs bei T eingesetzt werden. Während das Arbeitsgas ja die Volumenänderungsarbeit bei der isothermen Erwärmung verrichtet, weißt es doch eine geringere Temperatur auf, als das heiße Reservoire. Jedenfalls gehe ich davon aus, damit deltaQ in das Arbeitsgas fließt.
Also kurz gefragt:
Warum wird bei T die Temperatur des heißen Reservoirs eingesetzt und nicht die Temperatur des Arbeitsgases, bei dem die Volumenänderungsarbeit stattfindet?
Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen. Vielen Dank.
Die Anfangstemperatur vom Gas im Raum ist bei der isothermen Entspannung gleich der Temperatur im warmen Reservoir. Es wird nur Wärmemenge übertragen, ohne dass sich die Temperatur im Gas ändert. Erst bei der adiabatischen Entspannung ändert sich die Temperatur des Gases auf die Temperatur des kalten Reservoir. Dann erfolgt eine isotherme Kompression des Gases und es wird nur eine Wärmemenge abgegeben, ohne dass sich die Temperatur im kalten Medium oder im Gas ändert. Über die anschließende adiabatische Kompression kommen wir dann wieder zur Anfangstemperatur. Handelt sich um reine Theorie und stellt wie er bereits sagte ein Maximum an Effizienz dar, was nicht erreicht oder überboten werden kann.
Hallo, zwar etwas spät, aber vielen Dank für die Antwort. Verstanden hab ich’s leider noch nicht ganz. Wenn das Arbeitsgas und das heiße Reservoir bei der isothermen Entspannung die gleiche Temperatur haben, warum sollte es dann zur Wärmeübertragung vom warmen Reservoir zum Arbeitsgas kommen (Wärmeübetragung doch immer nur vom wärmeren zum kälteren, hier sind Arbeitsgas und Reservoir wohl gleichwarm). Es dürfte demnach doch keine Wärmeübertragung zwischen Reservoirs und Arbeitsgas geben und somit die Ursache für die vom Arbeitsgas geleistete Volumenänderungsarbeit wegfallen. Wieso hebt sich dann aber der Kolben?
Mein Erklärungsversuch auf Grundlage (Temperatur von Reservoir und Arbeitsgas gleich):
Eine Erkärung wäre vlt., das es zu infinitesimal kleinen (spontanen ) (rechnerisch vernachlässigbaren) Volumenänderungsarbeiten bzw. Volumenvergrößerungen durch das Arbeitsgas selbst kommt, was den Kolben minimal hebt und dadurch das Arbeitsgas minimal abkühllt, sodass die minimale Temperaturdifferenz umgehend durch das warme Reservoir ausgeglichen wird. In Summe würden dies den Kolben anheben und Wärme dafür würde vom heißen Reservoirs ins Arbeitsgas fließen.
Aber das wäre auf der anderen Seite dann auch wieder komisch, denn es könnte ja auch andersrum sein. Es könnte ja auch zu infinitesimal kleinen (spontanen) Volumenverkleinerungen kommen, infolgedessen sich das Arbeitsgas minimal aufheizt; sodass die dadurch entstehende minimale Temperaturdifferenz wieder umgehend mit Hilfe des Reservoirs ausgeglichen würde. Nur diesmal dadurch, das minimal Wärme vom Arbeitsgas zum Reservoirs abgegeben würde. Der Kolben also in der Summe sinken würde.
Die erste Variante, spontane minimale Volumenvegrößerungen, müsste also wahrscheinlicher sein als die zweite Variante.
Ob meine Erklärung hier annähernd als Erklärungsansatz taugt, ist fraglich.
Ich hoffe es kann mir nochmal geholfen werden, hier die isotherme Expansion bzw. den ersten Schritt vom Carnot-Prozess zu verstehen.
Wieso fließt hier die Wärme vom heißen Reservoirs zum Arbeitsgas, obwohl beide die gleiche Temperatur haben sollen (Annahme aus der zuvor erhaltenen Antwort).
Gruß fry 2000
Wie berechne ich die Energiemenge in diesem geschlossen System ?
Wenn im inneren eines Geschlossenen Systems ein aktiver Kreisprozess arbeitet, der aber kein Reibung im system verursacht!
Bleibt dann der Energieerhaltungssatz im Geschlossenen System auch Konstant?
ua-cam.com/video/fbtoC2fb2p8/v-deo.html
In einem abgeschlossenen System gilt auf jeden Fall Energieerhaltung. Dazu müssen aber alle Energieformen berücksichtigt werden u.a. die Innere Energie im thermodynamischen Sinne und ggf. mechanische Energie, die z.B. als potentielle oder kinetische Energie gespeichert sein kann. Laufen reversible Prozesse innerhalb des Systems ab, bleiben Gesamtenergie und Entropie unverändert. Bei irreversiblen Prozessen bleibt die Gesamtenergie gleich, aber die Entropie erhöht sich.
Mit Reibung meint man in der Regel einen irreversiblen Prozess, bei dem mechanische Energie in innere Energie ohne nennenswerte Temperaturunterschiede umgewandelt wird.
In der Regel ist es sehr schwierig, die innere Energie absolut anzugeben. In der Thermodynamik sind aber auch in der Regel nur Änderungen der inneren Energie relevant - z.B. im ersten Hauptsatz ΔU = ΔQ + ΔW. Der Absolutwert der mechanischen Energie hängt von der Wahl des Bezugssystems ab.
Danke für die schnelle Antwort
Meine Testanlage ist ein Geschlossenes System
Ich habe mir eine Versuchsanlage gebaut um einen Kälteprozesse zu erzeugen der ohne Kompressor arbeitet.
Weil ich in meiner Firma Fixtron Kältetrockener verkaufe, wollte ich diese selber Herstellen.
Nach dem neuen von mir Patentierten Prinzip soll mit einer zentrifugierten Flüssigkeitssäule der benötigte Druck für den Hochdruckbereich der Kälteanlage erzeugt werden im geschlossenen system mit einem geschlossenen Kältekreislauf.
Der Kälteprozess funktioniert in der Testanlage . Weil das Druck Ungleichgewichtigkeit von 5 Bar stabil bleibt, bleibt auch der Temperaturunterschied von 40 Grad konstant erhalten!
Das ist ein film von meiner Testanlage ua-cam.com/video/A-CK2AGjiZQ/v-deo.html
Um die Funktion vom inneren Prozess zu erklären, habe ich diese Animation erstellen lassen.
ua-cam.com/video/MAfKlUsc9rI/v-deo.html
dieser Technik funktioniert ohne Reibung wobei die Drehzahl bei einer Herkömmlichen Druckerzeugung normalerweise abgebremst würde.
Was denken sie von dieser Technik.
viele Grüsse Rolf Kranen