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Thermodynamik - Wärmekraftmaschine

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Thermodynamik

Wärmekraftmaschine

Der im vorherigen Abschnitt beschriebene rechtslaufende Kreisprozess findet seine Anwendung in Wärmekraftmaschinen. Bei der Wärmekraftmaschine wird der Überschuss an zugeführter Wärme in Arbeit (=Nutzarbeit) umgewandelt. Diese Nutzarbeit steht dann für andere Prozesse zur Verfügung, kann also zum Beispiel dazu genutzt werden eine andere Maschine anzutreiben.

Das Ziel der Wärmekraftmaschinen ist Ziel ist es einen möglichst großen Teil der zugeführten Wärme $Q_{12}$ in Arbeit (=Nutzarbeit) umzuwandeln.

Hinweis

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Im Abschnitt Carnot-Prozess wird gezeigt, dass eine vollständige Umwandlung von Wärme in Arbeit nicht möglich ist.


Setzt man die abgegebene Nutzarbeit des Kreisprozesses $W_k$ ins Verhältnis zur zugeführten Wärme $Q_{12}$, so erhält man den thermischen Wirkungsgrad:

Methode

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$\eta_{th} = \frac{|W_k|}{Q_{12}}$     Thermischer Wirkungsgrad


Für einen reversiblen Kreisprozess (keine Reibung) wird der thermische Wirkungsgrad angegeben mit:

Methode

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$\eta_{th} = \frac{|W_k^{rev}|}{Q_{12}}$


Je größer der thermische Wirkungsgrad, desto effizienter arbeitet die Wärmekraftmaschine. Denn je größer der thermische Wirkungsgrad, desto größer die Umwandlung von zugeführter Wärme in Nutzarbeit.

Merke

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Bei einem rechtslaufenden Kreisprozess gilt immer: $Q_{zu} > Q_{ab}$. Das bedeutet, dass die zugeführte Wärme verwendet werden kann, um diese in Nutzarbeit umzuwandeln. Diese Nutzarbeit steht dann für andere Prozesse zur Verfügung.