Basiswissen

Formel für den thermischen Wirkungsgrad

• 1-Tn/Th
  

Legende

• Tn = niedrigste Temperatur im Kreisprozess
  

• Th = höchste Temperatur im Kreisprozess
  

Wo kommt der Begriff vor?

• Vor allem bei sogenannten Wärmekraftmaschinen.
  

• Das sind Maschinen, die aus Temperaturunterschieden Bewegung machen.
  

• Ein Beispiel ist eine Dampfturbine.
  

• Mit Feuer wird Wasser verdampft.
  

• Der Dampf ist heißer als Umgebungsluft.
  

• Damit gibt es einen Temperaturunterschied.
  

• Lässt man heißen Dampf auf einem etwas geöffneten Kessel strömen, ...
  

• dann zischt er aus dem Kessel heraus. Dieser zischende Dampf ...
  

• kann dann ein Laufrad (wie ein Windrad) antreiben.
  

• Damit hat man aus einem Temperaturunterschied Bewegung gemacht.
  

• Das ist typisch für eine Wärmekraftmaschine ↗
  

Was meint jetzt der thermische Wirkungsgrad?

• Um die "heiße Sache", zu erwärmen, muss man ihr Energie in Form von Wärme zuführen.
  

• Diese zugeführte Wärmeenergie wird in Joule angegeben.
  

• Am Ende kommt Bewegungsarbeit heraus.
  

• Auch die Bewegungsarbeit wird in Joule gemessen.
  

• Die Bewegungsarbeit wird in der Physik mechanische Arbeit genannt.
  

• Der Anteil der mechanischen Arbeit die am Ende herauskommt ...
  

• an der zugeführen Wärmeenergie ist der thermische Wirkungsgrad.
  

Welche Formulierungen gibt es?

• Zugeführte Wärmeenergie * Wirkungsgrad = mechanische Arbeit
  

• Thermischer Wirkungsgrad = mechanische Arbeit durch zugeführte Wärmeenergie
  

Was ist das Formelzeichen für den thermischen Wirkungsgrad?

• Das kleine griechische eta ↗
  

• Man schreibt ein klein geschriebenes große T an den Fuß den Etas unten rechts.
  

• Das ist ein sogenannter Index ↗
  

Was ist die Einheit des thermischen Wirkungsgrades?

• Der thermische Wirkungsgrad ist einfach eine Zahl ohne Einheit.
  

• Man sagt, er ist dimensionslos ↗
  

Was ist der bestmögliche thermische Wirkungsgrad?

• 1-Tn/Th
  

• Der hängt von der Temperatur der heißen Sache und der Umgebung ab.
  

• Je größer der Temperaturunterschied, desto besser der theoretische Wirkungsgrad.
  

• Rechne: 1-[(niedrigste Temperatur)/(höchste Temperatur)]
  

• Die Temperaturen müssen zwingend in Kelvin eingesetzt werden.
  

• Diesen bestmöglichen Wirkungsgrad nennt man Carnot-Wirkungsgrad ↗