Carnot-Prozess

Wissenschaft Physik
#1

Thermodynamik - Carnotprozess - Kältetechnik?

Hallo.

Ich komme einfach selber nicht mehr weiter und ich hoffe es kann mir hier jemand Helfen.

Ich weiß das der Carnotprozess nur ein theoretischer Prozess ist, der nur für Vergleiche dient. Aber ich versteh es einfach nicht (komplett).

1-2 Isentrope Verdichtung -> Temperatur vom Kältemittel steigt.

2-3 Isotherme Verdichtung -> Temperatur steigt NICHT da Wärme an die Umgebung abgegeben wird.

Hier z.B. verstehe ich nicht, wie kann plötzlich von einer Isentropen Verdichtung eine isotherme Verdichtung werden? Wie macht das der Verdichter ?

Die selbe Frage stelle ich mir bei den Punkten 3-4 und 4-1 mit der isentropen und isothermen Expansion.

Ich versteh irgendwie den ganzen Prozess nicht ganz. Hab mir unzählige Videos angesehen und viel gelesen.

Könnte mir vielleicht wer in seinen eigenen Worten den Carnotprozess erklären, da ich z.B. von Erklärungen von Wikipedia einfach nicht schlau werde.

Hier nocht ein paar Fragen damit ihr besser versteht was ich nicht verstehe.

  1. Wieso wäre es, wenn die Kältemaschine nach dem Carnotprozess arbeiten würde. ein „Perpetuum Mobile“.? Warum könnte diese dann ewig weiter arbeiten?
  2. Wie wird plötzlich aus isentroper eine isotheme Kompression/Expansion.
  3. Wohin wird die Wärme bei isothermer Kompression abgegeben
  4. Woher wird die Wärme bei isothermer Expansion hergenommen?

Ich hoffe auf ein paar gute Antworten :smiley:

MfG

#2

Hi!

Da du „Kältetechnik“ erwähnst, stell dir mal folgende Klimaanlage vor.

Draußen sind es 40°C, drinnen 20°C, und es soll weiter gekühlt werden.

  1. Drinnen hast du einen Zylinder mit Kältemittel von 20°C. Du komprimierst das Kältemittel, das sich daraufhin erwärmt. Aber diese Wärme willst du drinnen nicht haben, daher hast du zuvor den Zylinder isoliert, sodass der Prozess isentrop erfolgt.

  2. Wenn das Kältemittel 40°C erreicht hat, bringst du den Zylinder nach draußen. und entfernst die Isolierung. Jetzt komprimierst du weiter, aber die entstehende Wärme wird sofort an die Umgebung abgegeben, daher steigt die Temperatur nicht. Du hast also isotherme Kompression.

  3. Nach einiger Zeit bringst du den Zylinder rein, aber da er 40°C hat, isolierst du ihn zuvor.
    Drinnen angekommen, lässt du das Gas isentrop expandieren, bis es wieder 20°C hat, dann kannst du die Isolierung entfernen.

  4. Dann lässt du das Gas weiter expandieren, wobei es weiter abkühlen würde, wenn es nicht augenblicklich Wärme aus der Umgebung aufnehmen würde (isotherm)

Also: Es gibt zwei große Wärme-Reservoirs, ein kaltes und ein warmes. Diese ändern ihre Temperatur bei Aufnahme / Abgabe von Wärmeenergie nicht, weil sie so groß sind. In dem Prozess komprimiert / expandiert man das Kältemittel isentrop immer bis zu der Temperatur, die das nächste Reservoir hat, bringt es dann mit diesem in Kontakt, und komprimiert / expandiert dann weiter.

Deine Kältemaschine ist auf den ersten Blick kein Perpetuum Mobile, denn du musst mechanische Energie aufwenden, um exakt die gleiche Menge Wärmeenergie vom kalten Reservoir zum warmen zu bringen.
Jetzt kannst du aber deine Kältemaschine auch rückwärts betreiben. Du bringst Wärmeenergie vom warmen ins kalte Reservoir, und bekommst dafür exakt die gleiche Menge mechanische Energie.

Und das heißt, du könntest zwei Zylinder benutzen, mit einem gewinnst du permanent mechanische Energie, und mit dem anderen nutzt du exakt diese Energie, um die zuvor genutzte Wärmeenergie wieder zurück zu pumpen. Und das ist ein perpetuum Mobile.

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#3

Wow, danke!
Hat mich jetzt endlich ein bisschen weiter gebracht.

Ich dachte immer, wenn ich ja z.B. wie hier, den Zylinder trage usw. muss ich ja aus Energie aufwenden und Arbeit verrichten.
Aber um das geht es glaub ich gar nicht. Sondern das ich nie 100% der Wärmemenge die ich der kalten Umgebung entziehe wieder abgeben kann und umgekehrt.
So habs ich jetzt zumindest verstanden.
Danke
MFG