Physik

2 Hauptsatz der Thermodynamik


Unter den beiden Gesetzen der Thermodynamik ist das zweite dasjenige, das im Maschinenbau und in der Industrie eine größere Anwendung findet, da es sich direkt mit der Leistung thermischer Maschinen befasst.

Zwei scheinbar unterschiedliche Aussagen veranschaulichen den 2. Hauptsatz der Thermodynamik, den Clausius-Aussagen und Kelvin-Planck:

  • Clausius-Aussage:

Wärme kann nicht spontan von einem Körper mit niedrigerer Temperatur zu einem anderen Körper mit höherer Temperatur fließen.

Infolgedessen ist die natürliche Richtung des Wärmestroms von der höchsten zur niedrigsten Temperatur, und damit der Strom umgekehrt werden kann, muss ein externer Agent an diesem System arbeiten.

  • Kelvin-Planck-Statement:

Es ist unmöglich, eine Maschine zu bauen, die in einem thermodynamischen Zyklus die gesamte Wärmemenge in Arbeit umwandelt.

Diese Aussage impliziert, dass es für ein thermisches Gerät nicht möglich ist, einen Wirkungsgrad von 100% zu erreichen, das heißt, es gibt immer eine Wärmemenge, die nicht zu einer effektiven Arbeit wird, auch wenn sie klein ist.

Thermische Maschinen

Thermomaschinen waren die ersten mechanischen Geräte, die um das 18. Jahrhundert in der Industrie weit verbreitet waren. In der frühesten Form wurde durch Erhitzen Wasser in Dampf umgewandelt, wodurch ein Kolben bewegt werden konnte, der wiederum eine Achse bewegte, die mechanische Energie für die damaligen Industrien nutzbar machte.

Wir nennen eine thermische Maschine das Gerät, das unter Verwendung von zwei thermischen Quellen bewirkt, dass die thermische Energie zu mechanischer Energie (Arbeit) wird.

Die Wärmequelle liefert eine Wärmemenge das im Gerät wird zur Arbeit plus eine Menge Wärme, die nicht als Arbeit verwendet werden kann .

Somit gilt:

Der absolute Wert der Wärmemenge wird verwendet, da diese Werte in einer Maschine, die zum Beispiel zum Kühlen dient, negativ sind.

In diesem Fall erfolgt der Wärmestrom von der niedrigsten zur höchsten Temperatur. Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik geschieht dieser Fluss jedoch nicht spontan, so dass eine externe Arbeit wie diese erforderlich ist:



Video: 2. Hauptsatz der Thermodynamik Thermodynamik. StudyHelp (Dezember 2021).