Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

T 1
Thermodynamische
Maschine
T 2
Carnotscher Kreisprozess
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 73
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Arbeitsmaschinenprozess
• Umlauf gegen den Uhrzeigersinn
• Differenz der ab- und zugeführten Wärme wird als mechanische Arbeit zugeführt
• Wärme wird bei tiefer Temperatur aufgenommen und bei hoher abgegeben
• Kältemaschine, Wärmepumpe
Mit diesem Prozess kann bei einer periodisch arbeitenden Maschine Wärme aufgenommen und Arbeit ab-
gegeben werden. Der Prozess verläuft zwischen zwei Isothermen und zwei Adiabaten. Der Prozess wird im
Uhrzeigersinn durchlaufen, die verwendete Gasmenge bleibe konstant:
Zustand 3 --> Zustand 4
isotherme Expansion:
⎛ V4
⎞
Abgeführte Arbeit: W34 = −ν ⋅R ⋅ T2
ln ⎜ ⎟ < 0
⎝ V ⎠
zugeführte Wärme: Q34 = − W34
> 0
Zustand 4 --> Zustand 1
adiabatische Expansion
W = − ⋅C ⋅ T − T = − W <
41 ν m, V 1 2 23 0
Abgeführte Arbeit: ( )
3
Zustand 1 --> Zustand 2
isotherme Kompression:
⎛ V1
⎞
Zugeführte Arbeit: W12 = ν ⋅R ⋅ T1
ln ⎜ ⎟ > 0
⎝ V ⎠
abgegebene Wärme: Q12 = − W12
< 0
Zustand 2 --> Zustand 3
adiabatische Kompression:
Zugeführte Arbeit: W C ( T T )
23 = ν ⋅ m, V ⋅ 2 − 1 > 0
Die Nutzarbeit pro Zyklus errechnet sich aus dem Flächeninhalt des umkreisten Gebietes im pV-Diagramm.
Es gilt:
Q 1
Q 2
W
2