Wärmelehre - gilligan-online

6.3.1 Beschreibung des Kreisprozesses
Zur Umwandlung von Wärme in mechanische Nutzarbeit hat SADI CARNOT (1796 -
1832) eine periodisch arbeitende Maschine vorgeschlagen; sie beruht auf einem einfachen
Kreisprozess zwischen zwei Temperaturbädern. Der Kreisprozess nach
CARNOT setzt sich zusammen aus zwei Isothermen bei den beiden Temperaturen T 1
und T 2 > T 1 und zwei Isentropen, die den Übergang zwischen den beiden Temperaturbädern
bewerkstelligen. Die Teilprozesse sind
• Teilprozess '1' → '2': Isotherme Expansion,
• Teilprozess '2' → '3': Isentrope Expansion in einem adiabaten System,
• Teilprozess '3' → '4': Isotherme Kompression,
• Teilprozess '4' → '1': Isentrope Kompression in einem adiabaten System.
6.3.2 Umgesetzte Wärmen und Arbeiten
Teilprozess '1' → '2': Isotherme Expansion bei der Temperatur T 2 = const.
Anfangsvolumen , Endvolumen V .
V1
2
Für diese Isotherme reduziert sich der 1. Hauptsatz auf ΔU
= W + Q 0
Abgegebene Volumenänderungsarbeit
W
V2
12 −nRmT2
⋅ln V 1
12 12 =
= (negativ, weil V > )
Zugeführte Wärme
Q
V2
12 −W12
= nRmT2
⋅ln V 1
2 V 1
= (positiv, weil V 2 < V1
)
Teilprozess '2' → '3': Isentrope Expansion – adiabates System ( Q 23 = 0 )
Anfangstemperatur T2
; Endtemperatur T 1 < T2
;
Anfangsvolumen ; Endvolumen V .
V2
3
Für diese Isentrope reduziert sich der 1. Hauptsatz auf Δ U = W23
Die abgegebene Arbeit (Expansion) entspricht einer Absenkung der Inneren Energie
W23 = ΔU
= ( U3
−U2
) = nCmv
( T1
−T2
) (negativ, weil T 1 < T2
)
Wärmelehre – Abschnitt 6
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’2. Hauptsatz der Wärmelehre’