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

Leistungszahl: ε K
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 75
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Q zu dQ zu dt T1
= = =
W P T − T
2 1
Die Leistungszahl ist um so besser, je kleiner die Temperaturunterschiede sind.
Wärmepumpe:
• Bei der Wärmepumpe wird bei tiefer Temperatur Wärme entzogen und einem System höherer Tempera-
tur zugeführt (z.B. der Heizung eines Hauses).
• Der Nutzen ist die an das System abgegebene Wärmemenge Q ab ,
• der Aufwand ist die zugeführte mechanische Arbeit W
Leistungszahl: ε
K
Q ab dQab dt T2
= = =
W P T − T
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik:
2 1
1
=
η
• Es gibt keine periodisch arbeitende Maschine, die Wärme aus einer Wärmequelle entnimmt und voll-
ständig in mechanische Arbeit umwandelt.
• Es gibt kein perpetuum mobile zweiter Art.
• Wärme geht nicht von selbst von einem kalten auf einen warmen Körper über.
Der zweite Hauptsatz findet seine Begründung darin, dass alle ablaufenden technischen Prozesse irrever-
sible Prozesse sind, d.h. Prozesse, die nur durch äußere Energiezufuhr wieder in ihren Ausgangszustand
gebracht werden können. Thermodynamische Prozesse laufen stets in eine Richtung und streben einem
Minimum an Energie zu.
Mathematisch lässt sich dieses Verhalten mit Hilfe der Entropie aufschreiben.
Im ideal geführten reversiblen Carnot-Prozess gilt für die umgesetzten Wärmemengen
Q
T
12
1
Q34
+ = 0
T
2
Für einen kompletten Umlauf eines reversiblen Prozesses gilt daher verallgemeinert:
∫
dQ
T
rev
= 0
Die Änderung dieser beiden Zustandsgrößen kann durch eine Änderung einer anderen Zustandsgröße, der
Entropie ausgedrückt werden mit folgender Definition:
dS dQ
=
T
rev
Δ 2 1
S = S − S =
2
∫
1
dQ
T
rev
⎡ J ⎤
⎢
⎣K
⎥
⎦
C