Carnotscher Kreisprozess, insbesondere isotherme Expansion

HocusPocus · Anmeldungsdatum: 18.02.2011 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo zusammen, ich habe ein Verständnisproblem beim Carnotschen Kreisprozess. Es wäre sehr nett, wenn mir jemand weiterhelfen könnte. Im groben und ganzen, habe ich den Sinn, sowie die Rechnungen verstanden. Jedoch habe ich ein Verständnisproblem bei der isothermen Expansion.

Meine Ideen:
Ich verstehe diese so: Die Temperatur wird durch ein unerschöpfliches Wärmereservoir konstant gehalten. Wird unser System nun expandiert, das Volumen also vergrößert, nimmt der Druck ab. Zur Volumenvergrößerung wurde dabei die mechanische Arbeit W=

geleistet. Meine folgenden Betrachtungen beziehen sich auf das Lehrbuchbeispiel eines gasgefüllten Zylinders, der oben mit einer Bestimmten Menge an Sand/Kugeln belastet ist. Ich verstehe den Anfang nicht ganz: Wir haben unseren gasgefüllten Zylinder, mit konstanter Temperatur(wegen Reservoir), sowie einem bestimmten Volumen und Druck. Somit sind 3 Zustandsgrößen festgelegt. Wieso sollte nun einfach so das Volumen zunehmen?? Die Temperatur wird ja konstant gehalten.
Würde man jedoch einige Kugeln entfernen, so ist mir klar, dass sich ein neues Gleichgewicht einstellen wird, wobei die Temperatur gleich bleibt(Reservoir!), der Druck jedoch abnimmt und das Volumen zunimmt, wir bewegen uns also auf der isothermen Kurve nach rechts unten und das System leistet Arbeit. Dies geschieht jedoch nur, da die Kugeln/der Sand von oben entfernt wurde. Es Wurde also Arbeit hineingesteckt? Wieso sollte dann dieser Prozess ganz von allein ablaufen?
Es wäre sehr nett, wenn ihr mir ein wenig weiterhelfen könntet. Vielen Dank und viele Grüße, Peter

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Wie kommst du auf die Idee, der Carnotsche Kreisprozess müsse in allen seinen Phasen von selbst ablaufen?

Ein ganz normaler realer Kreisprozess wird geführt, so dass die jeweiligen Veränderungen wie geplant erfolgen. Falls nötig, kann man zum Beispiel ein Schwungrad in so einen Motor mit einbauen, für dessen Betrieb am Anfang man extra Energie reinsteckt, nur damit hinterher während dem Betrieb das Schwingrad jeweils die gewünschte Volumenvergrößerung oder -Verkleinerung des Arbeitsvolumens erledigt oder unterstützt.

Der Carnot-Kreisprozess ist gar nicht mal ein realer Kreisprozess (mit Verlusten wie zum Beispiel leicht suboptimaler Prozessführung oder schlicht Reibung der beweglichen Teile oder solchen Dingen wie zum Beispiel falls nötig ein Schwungrad oder so), sondern ein idealer Kreisprozess. Da braucht man sich also nicht damit beschäftigen, wer den Prozess passend führt, und wieviele Sandkörner man jeweils vom Deckel herunterwischen muss, damit sich so ein Deckel passend hebt oder trotz eventueller Reibung bewegen kann. Sondern da geht man davon aus, dass der Prozess so geführt wird wie im Modell angenommen.

Und damit hat man dann einen wertvollen Vergleichsmaßstab für andere, reale Kreisprozesse, deren Eigenschaften und Wirkungsgrade man mit diesem theoretischen Kreisprozess vergleichen kann.