Wärmepumpe

Wissenschaft Physik
#1

Hallo!

Zu meinem Artikel weiter unten ist wir was anderes eingefallen:
Ist eine Wärmepumpe ein Perpetuum Mobile zweiter Art?

Nein; das habe ich auch schon gefunden.
Doch erzeugt die Wärmepumpe aus zB 1kW Energie 3kW.
Doch soll das weniger sein, als man reingesteckt hat.
Die Leistungszahl soll höher als 100% sein, der Wirkungsgrad aber nicht.
Ich habe einiges gefunden, aber nirgends wird es wirklich schlüssig erklärt.
Ich könnte auch nch ein paar eigene Vermutungen schreiben, doch ist es wohl besser, wenn es jemand kurz und knapp erklärt.

Danke!,
Gruß
Paul

#2

Hallo Paul

Doch erzeugt die Wärmepumpe aus zB 1kW Energie 3kW.

das macht so gesehen jeder Kühlschrank - Klingelt es?!

Gandalf

#3

Klingelt es?!

Nein, leider nicht…

#4

huhu,

Zu meinem Artikel weiter unten ist wir was anderes
eingefallen:
Ist eine Wärmepumpe ein Perpetuum Mobile zweiter Art?

Die Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Zufuhr von technischer Arbeit Wärme von einem niedrigeren zu einem höheren Temperaturniveau pumpt.

http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmepumpe

Das PM 2 würde Wärme in Arbeit umwandeln, was aber dem 2. HS widerspricht.

mfg:smile:
rené

#5

Äh, entweder bin ich zu blöd heute oder einige Leute meinen es nicht gut mit mir :smile:
Ich habe natürlich den Wikipedia-Atikel als erstes gelesen. Und noch einig andere trotzdem habe ich nicht verstanden, wieso man aus einem Joule 3 erhalten kann. Es klingt paradox. Man setzt weniger Energie ein, als man herausbekommt.
DOch scheint es noch eine andere Betrachtung zu geben, die ich aber nicht vertstanden habe. (Unterschied zwischen Leistungszahl und Wirkungsgrad)

Die Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Zufuhr von
technischer Arbeit Wärme von einem niedrigeren zu einem
höheren Temperaturniveau pumpt.

Und diesen Temperaturunterschied könnte man dann mit einer Wärmekraftmaschine nutzen.

Da es ja so einfach zu sein scheint, würde ich mich wirklich freuen, wenn mir jemand ganz kurz erklären könnte, wieso es kein Perpetuum Mobile ist.

Gruß
Paul

#6

Moin, Paul,

Doch erzeugt die Wärmepumpe aus zB 1kW Energie 3kW.

das erzählen die Verkäufer, verschweigen aber dabei, wieviel elektrische Energie in den Betrieb der Pumpe gesteckt werden muss.

Wenn das so einfach ginge, würden die Verkäufer keine Wärmepumpen verscherbeln, sondern Wärme.

Gruß Ralf

#7

Hallo Paul,

Äh, entweder bin ich zu blöd heute oder einige Leute meinen es
nicht gut mit mir :smile:
Ich habe natürlich den Wikipedia-Atikel als erstes gelesen.
Und noch einig andere trotzdem habe ich nicht verstanden,
wieso man aus einem Joule 3 erhalten kann. Es klingt paradox.

So wie du das jetzt verstanden hast, erzeugt eine Wasserpumpe Wasser, wenn man den Antrieb einschaltet :wink:

Bei einer Wasserpumpe kann ich dann auch eine Beziehung aufstellen welche besagt, dass ich pro kWh xx Liter Wasser erhalte.

Die Wärmepumpe pumpt nun halt kein Wasser, sondern Wärme, welche somit auf der Kaltseite entzogen wird.

Das war der Tipp mit dem Kühlschrank: Dem Kühlraum wird Energie in Form von Wärme entzogen. Weniger Energie im Kühlraum erzeugt zwangsweise ein absinken der Temperatur…

MfG Peter(TOO)

#8

Ja, aber wieso steht dann immer da, dass sie Pumpe aus einem Joule drei machen würde? Es müsste doch dann, wie bei einer normalen Pumpe heißen, dass sie drei Joule an Energie bewegt. Von kalt zu warm.
Pumpen machen ja auch nicht aus einem Liter drei, sondern bewgen die drei.

Auf was bezieht sich also die Angabe aus eins mach drei?
Die Eins kann ja nicht die eingesetzt elektrische Energie sein, denn die muss ja größer als drei sein.

#9

Hallo Fragewurm,

Bei der Wärmepumpe ist das das Verhältnis von Antriebsenergie zur abgegeben Energie auf der Warmseite, bei einer Heizung. Bei einer Kühlanlage bezieht man sich auf die Kaltseite.

Wenn du die Energieaufnahme an der Kaltseite und für den Antrieb in Relation zur Warmseite setzt wird n [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#10

Hallo!

Hallo auch.

Zu meinem Artikel weiter unten ist wir was anderes
eingefallen:
Ist eine Wärmepumpe ein Perpetuum Mobile zweiter Art?

Das Perpetuum Mobile ist eine Maschine, die sich selbst antreibt.
Das Perpetuum Mobile erster Art ist physikalisch nicht möglich, weil in jedem Fall ein Fehler in der Energiebilanz entsteht.
Das der zweiten Art ist bezüglich der Energiebilanz durchaus möglich. Lediglich die selbstantreibende Maschine mit Energieentzug aus Umweltwärme wurde noch nicht im Shop angeboten.

Nein; das habe ich auch schon gefunden.
Doch erzeugt die Wärmepumpe aus zB 1kW Energie 3kW.

Kw Energie rein und kw Energie raus hat so direkt nichts mit Perpetuum Mobile zu tun, siehe oben.
Im Beispiel der Wärme bedeutet das, es kommen ein kW mechanische Energie hinein, und es gibt um 3kw mit Wärme angereicherte Masse.
Diese Zahlen stimmen sogar in etwa, im DTV-Lexikon für Physik steht, reale Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen haben einen Wirkungsgrad von 3 bis 5(entsprechend 300 bis 500 %).
Im Praktischen ist der Wirkungsgrad niedriger, umso größere Temperaturunterschiede man erreichen möchte.
Hierbei beachte man noch, das elektrischer Strom relativ teuer ist.
Also eventuell ist deswegen Heizen mit Heizöl oder eine mit Gas und Abwärmenutzung betriebene Wärmepumpe billiger.

Vielmehr kann ich dazu so nicht sagen, vielleicht hilft es weiter, wenn Du Deine Frage genauer erläuterst, z.B. auf eine Werbungsanzeige Bezug nimmst.

MfG
Matthias

#11

Wenn du die Energieaufnahme an der Kaltseite und für den
Antrieb in Relation zur Warmseite setzt wird n

#12

Hi,

ich bin mir jetzt nicht ganz sicher, ob ich das Problem missverstehe, aber:

Die Wärmepumpe pumpt, wie der Name schon sagt, Wärme z.B. aus tieferen Erdschichten an die Oberfläche. Dabei werden aus 1kW elektrischer Leistung ~3kW thermische Leistung. Der Wirkungsgrad größer 1 kommt allerdings nur Zustande, weil der für das betrachtete System „uninteressante“ Teil ignoriert wird, nämlich das Erdinnere, dem ~3kW thermische Leistung „entzogen“ werden (sprich es wird gekühlt).

m.f.G.
Schigum

#13

Hi,

Wenn du die Energieaufnahme an der Kaltseite und für den
Antrieb in Relation zur Warmseite setzt wird n

#14

Hallo Matthias,

Wenn du die Energieaufnahme an der Kaltseite und für den
Antrieb in Relation zur Warmseite setzt wird n

#15

Auf was bezieht sich also die Angabe aus eins mach drei?
Die Eins kann ja nicht die eingesetzt elektrische Energie
sein, denn die muss ja größer als drei sein.

wie schigum schon schrieb, muss das system entsprechend betrachtet werden.
aus 1 mach 3 bedeutet: man benötigt eine energie/arbeit, die für diese betrachtungsweise zwar notwendig wäre, um es ganzheitlich darzustellen, aber hier herausgelassen wird, weil es nur auf das ergebnis ankommt.

wenn man also 50V auf 200 transformiert, fragt der leihe nicht nach dem energieaufwand, er freut sich nur über das ergebnis und wundert sich über den preis.

genauso ist es bei den pumpen. du benötigst energie, die du hinzugibst. woher diese energie kommt, ist vom einsatz und der art der pumpe abhängig, aber eine pumpe läuft nicht von alleine.

mfg:smile:
rené

#16

MOD: Überflüssiges Vollzitat gelöscht.

Servus Paul,

ich versuch mich auch mal dran:
du hast einen Kühlschrank (Kältemaschine KM), bei dem ein Wärmestrom von 1kJ/s eingestellt werden soll. Da innen eine niedrigere Temperatur herrscht als aussen, die Wärme aber von innen nach aussen soll, muss hier irgendjemand arbeiten. Diesem Jemand wird dabei warm, er muss Wärme abgeben. Wohin nun mit dieser Wärme?
Möglichkeit 1: in den Kühlraum, natürlicher Wärmefluss => nix gut
Möglichkeit 2: nach hinten, wo auch die Wärme des Kühlraums landet.

Also hab’ ich jetzt den Wärmestrom aus dem Kühlraum mit 2kJ/s und zusätzlich noch die Verluste – sagen wir 1kW – die mein „Arbeiter“ von sich gibt. Kurzes Blättern in der Physikformelsammlung führt auf [J/s] = [W] => hinten muss insgesamt eine Leistung von 3kW die Umgebung heizen.

Die Unterscheidung zwischen KM und WP erfolgt eigentlich nur in Abhängigkeit von Zweck und Betrachtungsweise:
* die Wärmepumpe kühlt die Umgebung und heizt einen Raum. Dazu bietet es sich natürlich an, die Verluste der Arbeitsmaschine mit zum heizen zu verwenden. Mit deinen Zahlen:
1kW elektrisch + 2kJ/s aus dem Garten = 3kW im Wohnzimmer.

* Die KM heizt die Umgebung und kühlt einen Raum.
2kJ/s aus dem Kühlschrank + 1kW elektrisch = 3kW in der Küche

Mit dem Begriff „Wirkungsgrad“ tu ich mich bei KM und WP ziemlich schwer (eben weil dieser > 100% wird bzw. werden muss bei der Definition P_in/P_out). Um genau zu sein, ist m.E. die Verwendung des Wirkungsgrads bei KM und WP Unsinn. Macht nur jeder, weil man diese Größe allgemein kennt.
Da ist mir die Leistungszahl deutlich lieber. Nur, wenn da nur die Leistungszahl, nehmen wir einfach mal 4 z.B., steht, weiß ich immmer noch nicht viel. Erst wenn ich diese Zahl vergleiche mit dem, was der Herr Carnot zur erreichten Temperaturdifferenz sagt, bekomme ich eine zuverlässige Aussage, wie (in)effizient meine WP bzw. KM arbeitet.

Gruß
peherr

#17

Danke an alle!
Aber Schigum hat es auf den Punkt gebracht.
Ich wusste einfach nicht, auf was sich welche Zahl bezieht.

Aus einem Joule mach drei. Ich dachte das eine stünde für die Energie, die dem kalten Boden enzogen wird. Doch jetzt verstehe ich es.

Es muss ein Joule eingesetzt werden, um dem kalten Boden drei Joule zu entziehen und diese dann in den warmem Raum zu pumpem.
Man muss also ein Joule in das Teil reinhaun, die man nicht mehr rausbekommt.