Berechnung einer idealen Wärmepumpe nach CARNOT

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Formal Metadata

Title
Berechnung einer idealen Wärmepumpe nach CARNOT
Subtitle
Übungsaufgabe 15
Title of Series
Part Number
Ü 15
Author
Lauth, Jakob Günter (SciFox)
Contributors
Lauth, Anika (Medientechnik)
License
CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI
Publisher
SciFox
Release Date
2013
Language
German
Production Year
2013
Production Place
Jülich

Content Metadata

Subject Area
Keywords
Physikalische Chemie
Thermodynamik
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Refrigerator International Nonproprietary Name
INDO <Quantenchemie> Refrigerator Human body temperature
Mit einer CARNOT-Maschine kann man mit dem maximal möglichen Wirkungsgrad
Wärme in Arbeit umwandeln. Eine
CARNOT-Maschine kann aber nicht nur als Wärmekraftmaschine arbeiten, sondern
auch als Wärmepumpe. Damit gelingt es dann, mit dem kleinstmöglichen
Arbeitsaufwand Wärme von einer niedrigen
Temperatur zu einer hohen Temperatur zu transportieren. (zu "pumpen"). Eine solche Wärmepumpe ist in dieser Aufgabe bechrieben: Bei 0°C nimmt die Wärmepumpe die Wärmemenge Q(2) auf und transportiert diese Wärme auf ein Temperatur-Niveau von 25 °C. Gefragt wird nach dem Wirkungsgrad eta und nach der Arbeit, die benötigt wird um bei der höheren Temperatur eine Wärme von 500 kJ abzugeben. Wir diskutieren hier praktisch die Energieströme in einem
Kühlschrank. Das Innere des Kühlschrank entspricht dem Temperaturniveau T(2) die Umgebungstemperatur des Kühlschranks ist die höhere Temperatur T(1). Hier haben wir ein schematisches Bild der Energieströme Das untere
Temperaturniveau T(2) ist blau gezeichnet; das obere Temperaturniveau
T(1) ist rot gezeichnet. Der Wärmefluß von blau nach rot passiert nicht freiwillig, sondern wir müssen dazu von außen (in grüner Farbe gezeichnet) Arbeit zuführen Die hohe Temperatur wird üblicherweise immer mit T(1) gekennzeichnet; für die Berechnungen benötigen wir die Temperaturen in Kelvin. Die Formel von CARNOT für den maximalen Wirkungsgrad eta gilt nicht nur für eine Wärmekraftmaschine, sondern auch für eine Wärmepumpe eta gleich 1 minus (tiefe Temperatur) durch (hohe Temperatur) Wir erhalten einen Wirkungsgrad von 0,0839 das bedeutet: Zur Abgabe von 100 Prozent Wärme bei der hohen Temperatur müssen wir 8,39 Prozent Arbeit zuführen (gilt für eine ideale Wärmepumpe; reale Kühlschränke benötigen mehr Arbeit) Wir berechnen die Arbeit, die wir von außen zuführen müssen, um die Wärmemenge Q(1)=-500 kJ nach der hohen Temperatur zu pumpen: 41,95 kJ (wie erwartet ein positiver Wert - diese Arbeit muss der CARNOT-Maschine von außen
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