Der Energiebegriff - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 14

Also muss bei einer irreversiblen Wandlung immer ein Teil der Energie W i in thermische
Energie verwandelt werden und dieser Teil fehlt daher in der gewandelten Energie W f .
Dieser fehlende Teil wurde bei der Wandlung zur Anergie und daher besteht ein enger
Zusammenhang zwischen der Anergie A und der Entropieänderung Δ S .
In dem vorigen Abschnitt wurde öters gefordert, dass das System abgeschlossen ist,
also keinen Kontakt zu und keinen Austausch mit seiner Umgebung besitzt. Ist dieser Aus-
tausch vorhanden,kann die Entropie in einem System tatsächlich abnehmen (Δ S < ), weil
durch den Austausch die Entropie der Umgebung zunimmt (Δ S ′ > ). Dabei muss aber ge-
währleistet sein, dass die Gesamtentropie Δ S tot niemals abnimmt, sondern dass immer gilt

Δ S ′ ≥ Δ S tot = Δ S + . (2.8)

Das Gleichheitszeichen ist nur gültig, wenn der Prozess in dem System und der Austausch
mit der Umgebung reversibel erfolgen. Anderenfalls muss die Gesamtentropie zunehmen.
Eine uns Allen bekannte Anwendungdieser Sachverhalte findet sich in der idealen Wär-
mekratmaschine , die man als Prototyp des Automotors betrachten kann. Die Wärme-
kratmaschineistideal,wenn das SystemeineFolgevon reversiblen Kreisprozessen durch-
läut. Gemittelt über einen Kreisprozess verändert sich die Entropie des System wegen der
Reversibilität nicht. Die Entropie der Umgebung nimmt aber während eines Kreisprozes-
ses zu (der Austausch ist irreversibel), so dass die chemische Energie des Kratstoffs W chem
niemals vollständig in die kinetische Energie des Autos W kin umgewandelt werden kann.
In der Tat, der größteTeil der Energie W chem wird benötigt, um die Entropie der Umgebung
zu vergrößern und geht daher der Energie W kin verloren.

2.2.1 P-Ebene: Die Exergie als wandelbarer Teil der Energie.

Wie bereits erwähnt, besitzen sehrviele Energieformen einen Exergiegehalt ε i = . Betrach-

ten wir einige Energieformen.

Die kinetische Exergie E

kin
Die kinetische Energie bezeichnet die Energie der Bewegung, sie hängt also von der Ge-
schwindigkeit eines Körpers und seiner Masse m ab. Die Exergie eines Körpers in Bewe-

gung ergibt sich zu

v

m v

.

E kin = W kin = (2.9)

Diese Beziehung gilt ganz allgemein, sie muss aber unter Umständen modifiziert werden,
wenn verschiedene Teile des Körpers verschiedene Geschwindigkeiten besitzen. Dieser Fall
tritt zum Beispiel ein, wenn sich ein Körper um eine Achse dreht.

Die potenzielle Exergie E pot
Die potenzielle Energie bezeichnet die Energie der Lage. Sie ist auf der Erde von großer
Bedeutung, weil zwischen einem Körper mit Masse m und der Erde mit Masse m ⊕ eine