Thermischer Wirkungsgrad
Kraftwerke
Basiswissen
Maximal 1-Tn/Th: der thermische Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine gibt an, wie viel mechanische Energie man als Anteil der eingesetzten chemischen Wärmeenergie erhält. Das ist hier ausführlich erklärt.
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 ↗