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Thermodynamische Maschinen

Lernkontrolle: Thermodynamische Maschinen

Aufgabe

Eine Maschine, die Wärmeenergie in mechanische Energie umwandelt, heißt . Dabei wird Wärme hoher Temperatur (T1) einem Reservoir entzogen, ein Teil der Energie in Bewegung umgesetzt und Wärme niedrigerer Temperatur (T2) an ein anderes Reservoir abgegeben. Eine Maschine, die Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau durch Aufwand von Arbeit auf ein höheres Temperaturniveau transportiert, heißt .

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Aufgabe

Die Carnot-Maschine beschreibt einen.

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Aufgabe

Zustandänderungen ohne Volumenänderung heißen . Solche bei konstantem Druck , bei konstanter Temperatur , und ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung .

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Aufgabe

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen Energie bzw. Leistung und Energie bzw. Leistung. Der Wirkungsgrad wird mit η (Eta) abgekürzt und hat bei Wärmekraftmaschinen einen Wert zwischen 0 und oder, in Prozenten ausgedrückt, zwischen 0 % und 100 %. Aus dem idealisierten Carnotprozess folgt, dass der Wirkungsgrad am höchsten ist, wenn die ist. Der theoretisch mögliche Wert von 1 bzw. 100 % kann in der Praxis nicht erreicht werden, weil bei allen Vorgängen . entstehen. Ein Wirkungsgrad größer 1 entspräche einem Perpetuum Mobile erster Art, was aufgrund des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik nicht möglich ist. Nach der oben genannten Berechnung kann bei der Wärmepumpe ein Wirkungsgrad von größer 1 entstehen, da hier die Nutzenergie nicht aus der eingesetzten Energie umgewandelt wurde, sondern die eingesetzte Energie dazu verwendet wird, bereits in der Umgebung vorhandene Wärmeenergie zu transportieren.

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Hilfe 1 von 1

Tab.1
Wirkungsgrad einiger Maschinen
Maschinenmax. Wirkungsgrad
Otto-Motor20-25 %
Diesel-Motor≈ 35 %
Elektromotor 90-95 %
Fahrraddynamo20-45 %
Sonnenkollektor30-50 %
Solarzelle bis ca. 35 %
Generator 90-95 %
Glühbirne≈ 4 %
Leuchtstoffröhre≈ 20 %
Leuchtdiode 10-15 %
Brennstoffzelle≈ 50 %
Transformator≈ 95 %
Dampfturbine≈ 90 %
Wärmepumpe≈ 300 %
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