Re: Confusiones
Geschrieben von eman am 08. August 2006 00:32:54:
Als Antwort auf: Re: Confusiones - schade... geschrieben von Zauberlehrling am 06. August 2006 12:57:00:
Pardon für die Verzögerung, ich war unterwegs.
>> Führt man Qo/t nicht ab, bleibt der Motor stehen.
> Auch der Elektromotor bleibt stehen, wenn man den elektrischen Strom unterbricht.
Ich meine der korrekte Vergleich wäre, die Kühlung des Elektromotors zu unterbinden, also die Abfuhr des nicht genutzten Teils der Eingangsleistung. Dadurch bleibt er keineswegs stehen, es versagen nur irgendwann die Werkstoffe. Erkennst du den Unterschied? Das Abschalten des Elektromotors entspricht beim Wärmemotor der Unterbrechung des zugeführten Wärmestroms. Mehr dazu weiter unten.
>> Was wäre in deiner Analogie die thermische Entsprechung des elektrischen Stroms?
> Teile die thermische Leistung (die unglücklicherweise Wärme"strom" genannt wird)
> durch die anliegende thermische Potentialdifferenz (= Temperaturdifferenz)
> und Du erhältst den thermischen Strom.
Der Wärmestrom hat die Einheit Watt, die Temperaturdifferenz Kelvin oder Celsius, und als Ergebnis der Division erhält man eine Größe mit der Einheit Watt pro Grad. Das ist das, was man in Analogie zur Elektrik als thermischen Leitwert bezeichnen würde, eine Materialeigenschaft.
Wie schon bei der Temperatur kommt hier wieder die Materie ins Spiel. Ich denke, eine Analogie ist nur auf vergleichbare Zusammenhänge anwendbar, hier auf den Energiestrom, nicht unbedingt auch auf dessen Komponenten. Der thermische Strom ist der Wärmestrom, der elektrische Strom selbst scheint keine thermische Entsprechung zu haben, denn er ist kein Energiestrom, wohl aber die elektrische Leistung. Berücksichtigt man dies, dann findet man formgleiche Ausdrücke die als Analogie Bestand haben, etwa den Wärmewiderstand, der übrigens einem elektrischen Blindwiderstand entsprechen sollte, denn er setzt keine Leistung um, er 'drosselt' lediglich den Wärmestrom.
Nun zu Friebe. Der genannte Text war mir bekannt, ich hatte ihn vor längerer Zeit gelesen und dann unter 'Etikettenschwindel' abgelegt, vielleicht aber auch irrtümlich. Hier ist seine Zusammenfassung des Textes:
Der CARNOTsche Kreisprozeß beschreibt einen geschlossenen thermodynamischen Kreisprozeß, der durch zwei Isothermen und zwei Adiabaten (Isentropen) begrenzt ist. Bei der Ableitung des Wirkungsgrades hierzu wurde jedoch die stets vorhandene Umgebungs-Temperatur irrtümlich übersehen. Die Umgebung wirkt als SEHR GROSSER thermischer Speicher, der als Temperatur-Bezugs-Niveau die Grenze zwischen positiven und negativen Temperatur-Differenzen und Energieflüssen darstellt. Die Richtigstellung des Irrtums führt - nicht nur beim CARNOTschen Prozeß - zu wesentlich höheren Wirkungsgraden gegenüber Lehrbuch-Aussagen, und zwar vor allem bei niedrigen Temperaturen. Der mehr als 130 Jahre alte Irrtum bildet die Grundlage des sog. "Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik" und ist als wissenschaftliches Dogma für die derzeitige "Klima-Katastrophe" mitverantwortlich.
Was Friebe dann vorschlägt ist, die Gleichung für den Wirkungsgrad einer Wärmemaschine auf die Umgebungstemperatur zu beziehen statt auf null Kelvin, indem die abgegebene Wärme aus der zugeführten herausgerechnet wird. Der 'Friebe-Wirkungsgrad' der idealen Wärmemaschine mit der Umgebung als Temperatursenke wird dadurch definitionsgemäß eins, bei der traditionellen Methode wäre das erst bei null Kelvin der Fall.
Einen ähnlichen Gedanken hatte glaube ich auch schon N. Tesla publiziert, nur deutlich radikaler. Er stellte sich eine Maschine vor, bei der der zugeführte Wärmestrom gewissermaßen in der Maschine endet, also keine Wärme von ihr nach außen abgegeben wird, die zugeführte Leistung wird vielmehr komplett in mechanische Leistung gewandelt.
Nun ist die berüchtigte Gleichung (T1 - T2)/(T1 - T0) [mit T1 > T2 und T0 = null K] ja nicht vom Himmel gefallen sondern aus der Anwendung der entsprechenden Gasgesetze entwickelt worden. Diesen Schritt beschreibt Friebe nicht ausführlich genug, um es für mich verständlich zu machen, vielleicht kann mir hier jemand nachhelfen.
Die ursprüngliche Gleichung für den Wirkungsgrad ist ja (Qzu - Qab)/(Qzu - Q0), alles Beträge, und daraus ergibt sich wegen der Gleichheit zweier Volumenverhältnisse beim isentropen Prozess und Q0 = 0 die Möglichkeit der Reduzierung auf die Temperaturen, d.h. man kann kürzen und es bleiben nur noch die Temperaturen übrig.
Friebe modifiziert nun diese Gleichung zu, bitte verifizieren, (T1 - T2)/(T1 - Tu) [mit T1 > T2 und Tu = Umgebung]. Überträgt man dies auf die Formulierung bezogen auf die Wärme gelangt man zu (Qzu - Qab)/(Qzu - Qu). Was aber ist Qu, die 'Umgebungswärme'? Sie ist undefiniert, und sie tritt im Kreisprozess überhaupt nicht auf.
Mein ursprünglicher Eindruck des Etikettenschwindels war aber durch eine ganz andere Überlegung entstanden. Mir schien, dass Friebe zwar das Wort 'Wirkungsgrad' verwendet, aber unausgesprochen dessen Bedeutung austauscht. Der Wirkungsgrad eines Motors ist eine Kenngröße des Motors allein, nicht der Umgebung in der er läuft. Bei der Beschreibung der Energiebilanz hat ein Motor genau drei Ports (oder Zugänge). In P1 fließt der zugeführte Energiestrom, aus P2 kommt die mechanische Leistung und aus P3 der Rest. Es gibt keine anderen Wege, Energie verschwindet nicht und entsteht nicht im Motor, also gilt P1 - P2 - P3 = 0. Die Nutzleistung ist die Differenz von P1 und P3 und aus P3 kommt die Differenz von P1 und P2, das ist der Teil der zugeführten Leistung, der nicht Nutzleistung ist. Allein durch diese Konvention ist der Wirkungsgrad für alle Typen von Motoren gleich definiert.
Bei Friebe gibt es jetzt aber für Wärmemotore eine Sonderregelung, es gibt P3a und P3b. Aus einem kommt die Leistung die er ignorieren will, aus dem anderen die der technischen Unvollkommenheit geschuldete. In der traditionellen Darstellung kommen beide aus P3. Das schien mir eine Art von 'Schönrechnen' zu sein, eben Etikettenschwindel. Denn dadurch lässt sich kein einziger Kühlturm verkleinern und kein Auspuff bleibt kalt, trotz des 'besseren' Wirkungsgrads.
Zu der eigentlich 'brennenden' Frage, welche Art von Prozess besser geeignet wäre als der auf dem Zusammenhang von Druck, Volumen und Temperatur in einem Arbeitsmedium basierende herkömmliche Kreisprozess, dazu sagt Friebe leider nichts, was ich ihm aber auch nicht vorhalten möchte, denn einmal sieht er das nicht als seine Aufgabe an, und auch sonst herrscht ja zu diesem Thema eher Ratlosigkeit vor. Wie Friebes Betrachtungsweise, sollte sie entgegen meiner derzeitigen Ansicht physikalisch begründbar sein, zu einem besseren Verständnis mit praktischen Konsequenzen beitragen könnte ist mir aber bisher verborgen geblieben.
Ginge es um die Wahl der schönsten Illusion, dann hätte jedenfalls Tesla meine Stimme.
Ein wunderschöner Stirling-Motor, durch Handwärme betrieben.
Wirkungsgrad ungefähr null.
- Re: Confusiones Zauberlehrling 09.8.2006 10:58
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