Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
a
b
Umgebung
Q´
W´
Energie
wandlungs
system
Energie
wandlungs
system
i f
i f
ge
ab
gegebene Energie W
f
wandelte Energie W
Energie
wandlungs
system
Energie
aufnehmendes
System
f i
Abb. 2.1
SchematischeDarstellung eines idealen (
a
) und eines realen (
b
) Energiewandlungsprozes-
ses. Neben der nutzbaren Energie
W
bzw.
W
f
wird ein Teil der Energie in einem realen Prozess in
die nicht nutzbaren Formen
Q
′
und
W
′
gewandelt, die in die Umgebung gelangen
dass der Weg, den die Wandlung nimmt, von uns nach Belieben vorgegeben werden kann.
Wenn wir den idealen Wandlungsprozess betrachten, der sich allerdings technisch nicht
realisieren lässt, dann können fast alle Energieformen in beliebige andere Energieformen
umgewandelt werden (also zum Beispiel elektrische Energie in kinetische Energie), aber
die thermische Energie kann nur unvollständig in jede andere Energieform umgewandelt
werden, es bleibt immer ein Rest an thermischer Energie zurück. Diese Sonderstellung der
thermischen Energie wird dadurch berücksichtigt, dass sie durch ein besonderes Symbol
(den Buchstaben
Q
) gekennzeichnet ist, während alle anderen Energieformen durch den
Buchstaben
W
symbolisiert werden. Ideale Prozesse bezeichnet man in der hermodyna-
mik als
reversible Prozesse
, denn der Weg eines idealen Wandlungsprozesses kann auch
in umgekehrter Richtung durchlaufen werden, also kinetische Energie kann in elektrische
Energie umgewandelt werden. Das geschieht zum Beispiel in einem idealen Fahrraddyna-
mo.
Wenn wir statt des idealen einen realen
Wandlungsprozess
betrachten, dann ist die
Menge der von uns gewünschten Energieform
W
f
nach der Wandlung geringer, als es ei-
gentlich der ideale Prozess erlauben würde. Ein nicht unerheblicher Teil der Anfangsener-
gie
W
i
wird nämlich nicht an uns, sondern in Form von thermischer Energie
Q
′
oder in
irgendeiner anderen Energieform
W
′
an unsere
Umgebung
abgegeben. Dieses Verhalten
eines jeden realen Wandlungsprozesses ist in der Abb.
2.1
schematisch dargestellt. Solche
Prozessewerden in der hermodynamik
irreversibel
genannt, denn ein Teil der Energie ist
in die Umgebung gelangt und kann nicht zurückgewandelt werden. Der Weg eines realen
Prozesses kann nur in einer Richtung durchlaufen werden.
Um dies zu verdeutlichen, betrachten wir die Wandlung der chemischen Energie in ki-
netische Energie am Beispiel eines
Autos
. So lange das Auto von dem Motor beschleunigt
