Physik Thermodynamik – Wärmekraftmaschinen
Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert eine Wärmekraftmaschine in der Thermodynamik? · Wie lautet die…
Karten
15 KartenWas definiert eine Wärmekraftmaschine in der Thermodynamik?
Rückseite
Eine periodisch arbeitende Vorrichtung, die Wärme aus einem heißen Reservoir aufnimmt, einen Teil in Arbeit umwandelt und die Restwärme an ein kaltes Reservoir abgibt.
Wie lautet die Formel für den thermischen Wirkungsgrad η einer Wärmekraftmaschine?
Rückseite
η = W / Q_h = 1 - Q_c / Q_h, wobei W die verrichtete Arbeit, Q_h die aufgenommene Wärme und Q_c die abgegebene Wärme ist.
Was besagt der Carnot-Satz zum maximalen Wirkungsgrad?
Rückseite
Keine zwischen zwei Temperaturniveaus arbeitende Wärmekraftmaschine kann einen höheren Wirkungsgrad haben als eine reversible Carnot-Maschine: η_Carnot = 1 - T_c / T_h.
Aus welchen vier Zustandsänderungen besteht der ideale Carnot-Kreisprozess?
Rückseite
Isotherme Expansion (Wärmeaufnahme), adiabate Expansion, isotherme Kompression (Wärmeabgabe), adiabate Kompression – alle reversibel.
Worin unterscheidet sich der Otto-Prozess vom Carnot-Prozess prinzipiell?
Rückseite
Der Otto-Prozess ersetzt die isothermen durch isochore Zustandsänderungen (konstantes Volumen), was ihn realitätsnäher für Ottomotoren macht, aber den Wirkungsgrad senkt.
Wie wird der Wirkungsgrad des idealen Otto-Prozesses allein vom Verdichtungsverhältnis ε bestimmt?
Rückseite
η_Otto = 1 - 1 / ε^(κ-1) mit κ = c_p/c_v (Isentropenexponent), unabhängig von den Temperaturen der Wärmereservoire.
Was kennzeichnet den Diesel-Prozess im Vergleich zum Otto-Prozess?
Rückseite
Die Wärmezufuhr erfolgt isobar (konstanter Druck) statt isochor, die Verdichtung ist höher, Zündung geschieht durch Kompression (Selbstzündung).
Wie lautet die Wirkungsgradformel des idealen Diesel-Prozesses?
Rückseite
η_Diesel = 1 - (1/ε^(κ-1)) * ((ρ^κ - 1) / (κ(ρ - 1))) mit ε = Verdichtungsverhältnis, ρ = Vordehnungsverhältnis (V_3/V_2).
Warum hat der Diesel-Motor bei gleichem Verdichtungsverhältnis einen niedrigeren Wirkungsgrad als der Otto-Motor?
Rückseite
Wegen der isobaren Wärmezufuhr bei höherer mittlerer Temperaturdifferenz zur Umgebung – der Faktor (ρ^κ-1)/(κ(ρ-1)) ist immer > 1.
Was versteht man unter Entropie S in der Thermodynamik?
Rückseite
Zustandsgröße, die das Maß für die Unordnung oder die nicht mehr in Arbeit umwandelbare Energieanteile quantifiziert: dS = δQ_rev / T.
Wie verändert sich die Entropie im Carnot-Kreisprozess über einen vollständigen Zyklus?
Rückseite
Die Entropieänderung beträgt null, da der Prozess reversibel und zyklisch ist: ∮ dS = 0.
Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik nach Clausius?
Rückseite
Wärme kann sich nicht von selbst von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übertragen, ohne dass äußere Arbeit verrichtet wird.
Wann ist ein thermodynamischer Prozess reversibel?
Rückseite
Wenn sich System und Umgebung nach Abschluss des Prozesses ohne Spuren in den ursprünglichen Zustand zurückversetzen lassen – keine Entropieproduktion.
Warum können reale Wärmekraftmaschinen den Carnot-Wirkungsgrad nie erreichen?
Rückseite
Reale Prozesse sind irreversibel (Reibung, endliche Temperatordifferenzen, unvollständige Verbrennung), wodurch Entropie produziert und Exergie vernichtet wird.
Was ist der Unterschied zwischen thermischem Wirkungsgrad und Exergiewirkungsgrad?
Rückseite
Thermischer Wirkungsgrad nutzt Heizwert als Bezug, Exergiewirkungsgrad nutzt die maximal gewinnbare Arbeit (Exergie) als Bezug – letzerer bewertet Qualität der Energie.