Physik Forum

[Ryuma]

Hallo,

Ich kann mir praktisch nicht vorstellen, warum der Wirkungsgrad bei einem kalten Reservoir mit einer möglichst niedrigen Temperatur höher ist, als wenn das kalte Reservoir über nicht so tiefe Temperaturen verfügt. Von der Formel her verstehe ich es und kann es nachvollziehen, allerdings verstehe ich es in der Praxis nicht.

Wenn eine Maschine Wärme über Rohre leitet und die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist, dann geht doch viel mehr Wärme über die Systemgrenze "ROHR" an die Umgebung verloren, als wenn die Umgebungstemperatur höher wäre oder nicht?

Vielen Dank!

[isi1]

[Ryuma]

Hallo isi1, danke für Deine Antwort,

allerdings, waren mir die theoretischen Erläuterungen, bezogen auf die Entropie und den zweiten Hauptsatz schon geläufig. Mir macht es nur Schwierigkeiten, mir den Prozess als reale Maschine vorzustellen.

Ich habe nochmal gründlich nachgedacht und meine zu einer Lösung gekommen zu sein, warum der Wirkungsgrad bei einem möglichst kaltem Reservoir höher ist: nach dem Expansionsprozess und der dadurch schon gewonnenen Arbeit ´durch den Kolbenaussschlag, geht es darum, dass die Maschine möglichst schnell wieder in den Ausgangszustand zurück versetzt wird. Also, dass die Kompression möglichst rasch verläuft. Dazu ist es notwendig, das noch warme Gas schnell abzukühlen. Je kälter also das kalte Reservoir ist, desto schneller kann das Arbeitsgas abkühlen und der Kompressionsprozess stattfinden, sodass die Maschine, möglichst schnell wieder in ihrem Ausganszustand ist und einen neuen Prozess starten kann.

Habe ich das so richtig verstanden?

Vielen Dank


Gruß
Ryuma

[Fritz]

Also mit Geschwindigkeit hat der thermische Wirkungsgrad prinzipiell nichts zu tun.

Am besten sieht man es im T-s Diagram, dort lassen sich die zugeführte und abgeführte Wärme direkt einzeichnen.

Diese Regel zieht natürlich nur bei Kreisprozessen und dort eigentlich nur bei den Kraftmaschinen, für den Fall mit dem Rohr gillt das nicht.

Recht anschaulich ist das vielleicht beim Stirlingprozess bzw. Stirlingmotor (siehe wikipedia)
Das Arbeitsgas kann nur dann Arbeit verrichten wenn es nach dem Aufheizen und Expandieren wieder abkühlt und sich zusammen zieht. je höher die Temperaturdifferenz um so größer der Wirkungsgrad.

Ich behaupte die Thermodynamik kann man nie ganz ohne Mathematik verstehen. Das mag in der klassichen Mechanik noch gut gehen, aber irgendwann muss man sich angewöhnen auch Gleichungen zu "verstehen" ohne sich die Physik im Kopf vor stellen zu können.

mfg Fritz

[Ryuma]

Das heißt also, dass es gar nicht möglich ist, den praktischen Vorgang geistig zu reifen, warum ein kühleres Reservoir einen höheren Wirkungsgrad erzielt, sondern, dass dies nur theoretisch bzw. rechnerisch, anhand von Formeln begriffen werden kann, ohne dass der praktische Vorgang an sich Sinn ergäbe, lediglich eine Tatsachen Beschreibung?


Gruß

Ryuma

[Fritz]

Es ist schwer zu beschreiben. Ich versuche es mal: Es ist einfach so, dass die Thermodynamik sich oft nicht mit dem menschlichen Gefühl erfassen lässt (ich kann natürlich nur für mich sprechen) Ganz anders ist das in der klassischen Mechanik. Kräfte und Momente, Hebel, räumliche Geometrie kann man sich gut vorstellen, da man täglich unbewusst davon Gebrauch macht in dem man seinen Körper benutzt um was auch immer zu tun.

Aber das Gefühl für das Verhalten eines idealen Gases oder einer Flüssigkeit fehlt einem fast ganz. Wie schwer fällt es doch vielen Schülern und Studenten zu glauben dass der hydrostatische Druck von der Breite und Form des Gefäßes unabhängig ist.

Gewisse Dinge kann man eben nicht sofort zur Gänze verstehen, man kann nur, wenn man damit arbeitet und rechnet langsam ein Gefühl dafür bekommen. Und die Mathematik ist dabei unerlässlich, sie ist die Sprache in der physikalische Gesetze agieren.

Ich habe diese Erfahrung zuerst bei den trigonometrischen Funktionen gemacht (Sinus, Cosinus und so weiter.) Plötzlich war da was, das der Lehrer auch bei noch so viel nachfragen nicht richtig erklären konnte, es wurde einfach so definiert. Und genau so ist es auch. Es dauerte recht lange bis ich mich daran gewöhnt hatte. Es gab nie einen Moment an dem ich plötzlich dachte: "Jetzt hab ichs verstanden!" Aber mittlerweile kann ich das guten Gewissens behaupten.

Ich weiß, dass du mit dieser Antwort nicht recht glücklich sein wirst, aber was soll ich machen, so ist es eben. Ich halte nicht viel von halbgaren praktischen Erklärungsversuchen. Befasse dich mit den Formeln, es zahlt sich aus.

Die Praktiker leben ganz gut mit dem Glauben die Welt vollkommen verstanden zu haben, während die Theoretiker sich ständig mit dem Wissen herumschlagen müssen, die Welt nie ganz verstehen zu können. Jeder muss selber wissen auf welcher Seite er stehen will.

mfg Fritz

[Ryuma]

Schade, naja, wenn es eben so ist....Trotzdem vielen Dank für die Mühe!


Gruß
Ryuma