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2. Hauptsatz der Thermodynamik - Wärmekraftmaschinen

Erzeugung von Arbeit aus Wärme

Das technisch wohl wichtigste Teilgebiet der Thermodynamik beschäftigt sich mit der Frage, wieviel Arbeit aus einer gegebenen Wärme erzeugt werden kann. Diese Umwandlung einer Energieform geschieht in der Dampfmaschine (Lokomotive) mit Kohlefeuerung direkt, in den modernen Kraftwerken über die Zwischenstufe der Elektrizität, die im Prinzip 100%ig in mechanische Arbeit überführbar ist. Die Elektrizität ist inzwischen der Energieträger schlechthin. Ihre Erzeugung basiert auch heute noch, trotz der Fortschritte bei der Nutzung solarer Energie, auf der Produktion gewaltiger Wärmen, sei es durch Verbrennung von Kohle, Öl oder Holz oder in Brennstäben durch Kernspaltung.

Tab.1
Gesamter Brennstoff-Verbrauch in Megatonnen Öl-Äquivalenten im Jahr 1987, aufgeteilt für Öl, Kohle, Gas, Kernenergie und Wasserkraft in Prozent
Insgesamt ÖlKohleGasKernenergieWasserkraft
West-Europa 1296,3 45,1% 20,0% 16,0% 10,8% 8,1%
USA 1849,3 41,3% 24,5% 23,4% 6,7% 4,1%
Japan 377,8 55,1% 18,1% 9,6% 12,2% 5,0%
Sowjetunion 1444,4 31,1% 26,3% 36,0% 2,8% 3,8%
Welt 7811,0 37,6% 30,6% 19,9% 5,2% 6,7%

 Wärme lässt sich im atomaren Bereich auf die kinetische Energie der Translation, Rotation und Vibration der Teilchen sowie ihre potenzielle Energie zurückführen. Eine Wärmekraftmaschine ist demnach eine Maschine, die mikroskopische Translations-, Rotations- und Schwingungsbewegungsenergien in makroskopische Translations-, Rotations- oder Schwingungsenergien transformiert.

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