Stausee-Analogie - Versionsgeschichte

Admin: /* Wärme */

2010-04-11T07:21:41Z

Wärme

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	==Wärme==		==Wärme==
	In der [[Thermodynamik]] ist die Masse durch die [[Entropie]] und das Gravitationspotential durch die absolute [[Temperatur]] zu ersetzen. Die im Stausee gespeicherte Energie entspricht dann der [[Enthalpie]] (falls die Kühl- und Heizprozesse bei konstantem Druck verlaufen). Die Stausee-Analogie funktioniert nur bei [[reversibel\|reversiblen]] Prozessen. Weil bei irreversiblen Vorgängen sowohl beim Stausee als auch beim zu beheizenden Stoff [[Entropie]] erzeugt wird, darf die Analogie nicht auf solche Prozesse ausgedehnt werden.		In der [[Thermodynamik]] ist die [[Masse]] durch die [[Entropie]] und das Gravitationspotential durch die absolute [[Temperatur]] zu ersetzen. Die im Stausee gespeicherte [[Energie]] entspricht dann der [[Enthalpie]] (falls die Kühl- und Heizprozesse bei konstantem Druck verlaufen). Die Stausee-Analogie funktioniert nur bei [[reversibel\|reversiblen]] Prozessen. Weil bei irreversiblen Vorgängen sowohl beim Stausee als auch beim zu beheizenden Stoff [[Entropie]] erzeugt wird, darf die Analogie nicht auf solche Prozesse ausgedehnt werden.

	Sind von einem Stoff, der seinen Aggregatszustand nicht ändert, die [[Enthalpie]] und die [[Entropie]] in Funktion der Zeit gegeben, kann mit Hilfe der Stausee-Analogie berechnet werden, wie viel Energie man zuführen muss oder gewinnen kann, wenn man den Stoff mit Hilfe einer absolut reversiblen Maschine ([[Wärmekraftmaschine]] oder [[Wärmepumpe]]) kühlt oder heizt. Zuerst ermittelt man die [[Enthalpie]]- und die [[Entropie]]änderung. Diese sind für einfache Stoffe und Umgebungstemperatur gleich		Sind von einem Stoff, der seinen [[Aggregatszustand]] nicht ändert, die [[Enthalpie]] und die [[Entropie]] in Funktion der Zeit gegeben, kann mit Hilfe der Stausee-Analogie berechnet werden, wie viel [[Energie]] man zuführen muss oder gewinnen kann, wenn man den Stoff mit Hilfe einer absolut reversiblen Maschine ([[Wärmekraftmaschine]] oder [[Wärmepumpe]]) kühlt oder heizt. Zuerst ermittelt man die [[Enthalpie]]- und die [[Entropie]]änderung. Diese sind für einfache Stoffe und Umgebungstemperatur gleich

	:<math>\Delta H=mc\Delta T</math> und <math>\Delta S=mc\ln\frac{T_2}{T_1}</math>		:<math>\Delta H=mc\Delta T</math> und <math>\Delta S=mc\ln\frac{T_2}{T_1}</math>

	Wird nun die so ermittelte Entropie von der Umgebung zu- oder abgeführt, führt sie eine thermische Energie ([[Wärme]]) mit		Wird nun die so ermittelte [[Entropie]] von der Umgebung zu- oder abgeführt, führt sie eine thermische Energie ([[Wärme]]) mit

	:<math>W_{th}=ST_{Umgebung}=\Delta ST_{Umgebung}</math>		:<math>W_{th}=ST_{Umgebung}=\Delta ST_{Umgebung}</math>
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	:<math>W=\Delta ST_{Umgebung}-\Delta H</math>		:<math>W=\Delta ST_{Umgebung}-\Delta H</math>

	Die Vorzeichen sind so gewählt, dass die Energie positiv ist, wenn die Maschine als [[Wärmekraftmaschine]] arbeitet. Es sind nun vier Prozesse denkbar. In zwei Fällen wird geheizt und in zwei gekühlt. Zudem kann die Temperatur des Stoffs je einmal über oder unter der Umgebung liegen. Man überlege sich, wann die Maschine als Wärmepumpe und wann als Wärmekraftmaschine arbeitet.		Die Vorzeichen sind so gewählt, dass die Energie positiv ist, wenn die Maschine als [[Wärmekraftmaschine]] arbeitet. Es sind nun vier Prozesse denkbar. In zwei Fällen wird geheizt und in zwei gekühlt. Zudem kann die Temperatur des Stoffs je einmal über oder unter der der Umgebung liegen. Man überlege sich, wann die Maschine als [[Wärmepumpe]] und wann als [[Wärmekraftmaschine]] arbeitet.

	[[Kategorie:Basis]]		[[Kategorie:Basis]]

Admin: /* Stausee */

2010-04-11T07:13:41Z

Stausee

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	Skizziert man nun für einen Stausee das Gravitationspotenzial in Funktion der Masse, entspricht die Fläche unter der Kurve der gespeicherten Energie.		Skizziert man nun für einen Stausee das Gravitationspotenzial in Funktion der Masse, entspricht die Fläche unter der Kurve der gespeicherten Energie.

			==Wärme==
			In der [[Thermodynamik]] ist die Masse durch die [[Entropie]] und das Gravitationspotential durch die absolute [[Temperatur]] zu ersetzen. Die im Stausee gespeicherte Energie entspricht dann der [[Enthalpie]] (falls die Kühl- und Heizprozesse bei konstantem Druck verlaufen). Die Stausee-Analogie funktioniert nur bei [[reversibel\|reversiblen]] Prozessen. Weil bei irreversiblen Vorgängen sowohl beim Stausee als auch beim zu beheizenden Stoff [[Entropie]] erzeugt wird, darf die Analogie nicht auf solche Prozesse ausgedehnt werden.

			Sind von einem Stoff, der seinen Aggregatszustand nicht ändert, die [[Enthalpie]] und die [[Entropie]] in Funktion der Zeit gegeben, kann mit Hilfe der Stausee-Analogie berechnet werden, wie viel Energie man zuführen muss oder gewinnen kann, wenn man den Stoff mit Hilfe einer absolut reversiblen Maschine ([[Wärmekraftmaschine]] oder [[Wärmepumpe]]) kühlt oder heizt. Zuerst ermittelt man die [[Enthalpie]]- und die [[Entropie]]änderung. Diese sind für einfache Stoffe und Umgebungstemperatur gleich

			:<math>\Delta H=mc\Delta T</math> und <math>\Delta S=mc\ln\frac{T_2}{T_1}</math>

			Wird nun die so ermittelte Entropie von der Umgebung zu- oder abgeführt, führt sie eine thermische Energie ([[Wärme]]) mit

			:<math>W_{th}=ST_{Umgebung}=\Delta ST_{Umgebung}</math>

			Die von der idealen Maschine umgesetzte Energie ist dann gleich der Differenz zwischen der Enthalpieänderung des Stoffs und dem Energieaustausch mit der Umgebung

			:<math>W=\Delta ST_{Umgebung}-\Delta H</math>

			Die Vorzeichen sind so gewählt, dass die Energie positiv ist, wenn die Maschine als [[Wärmekraftmaschine]] arbeitet. Es sind nun vier Prozesse denkbar. In zwei Fällen wird geheizt und in zwei gekühlt. Zudem kann die Temperatur des Stoffs je einmal über oder unter der Umgebung liegen. Man überlege sich, wann die Maschine als Wärmepumpe und wann als Wärmekraftmaschine arbeitet.

	[[Kategorie:Basis]]		[[Kategorie:Basis]]

Admin am 7. März 2008 um 06:31 Uhr

2008-03-07T06:31:32Z

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			Die [[Wasserfall]]-Analogie bildet ein zentrales Element in der [[Physik der dynamischen Systeme]]. Hydraulische, elektrische, mechanische (Translation und Rotation), thermische und chemische Prozesse lassen sich mit dem Bild des fallenden Wassers erklären. Anhand dieses Bildes sollte jeder verstehen, was ein [[zugeordneter Energiestrom]] und was eine [[Prozessleistung]] ist. Die Stausee-Analogie ist dagegen nur in einem Teilbereich der [[Thermodynamik]] von Nutzen. Falls man einen Stoff bei konstantem Druck oder konstantem Volumen aufheizt, kann anhand dieser Analogie der Zusammenhang zwischen [[Temperatur]], [[Entropie]], [[Enthalpie]] (konstanter Druck) bzw. [[innere Energie\|innerer Energie]] (konstantem Volumen) aufzeigen.

	==Wasserfall==		==Wasserfall==
	Der [[Wasserfall]] kann als Urbild für alle physikalischen Prozesse angesehen werden. Fliesst eine [[Primärgrösse]] ([[Masse]], [[Volumen]], [[elektrische Ladung]], [[Impuls]], [[Drehimpuls]], [[Entropie]] oder [[Stoffmenge]]) über das zugehörige Potenzial ([[Gravitationsfeld\|Gravitationspotenzial]], [[Druck]], [[elektromagnetisches Feld\|elektrisches Potenzial]], [[Geschwindigkeit]], [[Winkelgeschwindigkeit]], absolute [[Temperatur]] oder [[chemisches Potenzial]]), setzt der Strom eine [[Prozessleistung]] frei (zweites Potenzial liegt tiefer) oder nimmt welche auf (zweites Potenzial liegt höher)		Der [[Wasserfall]] kann als Urbild für alle physikalischen Prozesse angesehen werden. Fliesst eine [[Primärgrösse]] ([[Masse]], [[Volumen]], [[elektrische Ladung]], [[Impuls]], [[Drehimpuls]], [[Entropie]] oder [[Stoffmenge]]) über das zugehörige Potenzial ([[Gravitationsfeld\|Gravitationspotenzial]], [[Druck]], [[elektromagnetisches Feld\|elektrisches Potenzial]], [[Geschwindigkeit]], [[Winkelgeschwindigkeit]], absolute [[Temperatur]] oder [[chemisches Potenzial]]), setzt der Strom eine [[Prozessleistung]] frei (zweites Potenzial liegt tiefer) oder nimmt welche auf (zweites Potenzial liegt höher)

Admin: /* Wasserfall */

2008-03-07T06:07:37Z

Wasserfall

← Nächstältere Version		Version vom 7. März 2008, 06:07 Uhr
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	==Wasserfall==		==Wasserfall==
	Der [[Wasserfall]] kann als Urbild für alle physikalischen Prozesse angesehen werden. Fliesst eine [[Primärgrösse]] ([[Masse]], [[Volumen]], [[elektrische Ladung]], [[Impuls]], [[Drehimpuls]], [[Entropie]] oder [[Stoffmenge]]) über das zugehörige Potenzial ([[Gravitationsfeld\|Gravitationspotenzial]], [[Druck]], [[elektromagnetisches Feld\|elektrisches Potenzial]], [[Geschwindigkeit]], [[Winkelgeschwindigkeit]], absolute [[Temperatur]] oder [[chemisches Potenzial]]), ~~wird~~ eine [[Prozessleistung]] ~~freigesetzt~~ (zweites Potenzial liegt tiefer) oder ~~aufgenommen~~ (zweites Potenzial liegt höher)		Der [[Wasserfall]] kann als Urbild für alle physikalischen Prozesse angesehen werden. Fliesst eine [[Primärgrösse]] ([[Masse]], [[Volumen]], [[elektrische Ladung]], [[Impuls]], [[Drehimpuls]], [[Entropie]] oder [[Stoffmenge]]) über das zugehörige Potenzial ([[Gravitationsfeld\|Gravitationspotenzial]], [[Druck]], [[elektromagnetisches Feld\|elektrisches Potenzial]], [[Geschwindigkeit]], [[Winkelgeschwindigkeit]], absolute [[Temperatur]] oder [[chemisches Potenzial]]), setzt der Strom eine [[Prozessleistung]] frei (zweites Potenzial liegt tiefer) oder nimmt welche auf (zweites Potenzial liegt höher)

	:<math>P=\Delta\varphi_{Menge} I_{Menge}</math>		:<math>P=\Delta\varphi_{Menge} I_{Menge}</math>

Admin: /* Stausee */

2008-03-07T04:53:01Z

Stausee

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 ==Stausee==
-Das Wasser eines Stausees speichert eine gewisse Menge an potentieller Energie (Graviationsenergie). Diese Energie hängt davon ab, wo man den Nullpunkt wählt, auf welche Basishöhe man das Gravitationspotenzial bezieht. Weil sich das meiste Wasser, das nicht verdunstet, in die Weltmeere ergiesst, nimmt man oft als Bezugsort einen Punkt auf der Wasseroberfläche der Meere.
+Das Wasser eines Stausees speichert eine gewisse Menge an potentieller Energie (Graviationsenergie). Diese Energie hängt davon ab, wo man den Nullpunkt wählt, d.h. auf welche Basishöhe man das Gravitationspotenzial bezieht. Weil sich das meiste Wasser, das nicht verdunstet, in die Weltmeere ergiesst, nimmt man oft als Bezugsort einen Punkt auf der Wasseroberfläche der Meere. Mit dieser Wahl des Potenzialnullpunktes darf jedem Fluss oder Bach ein Strom an potentieller Energie zugeordnet werden
 [[Kategorie:Basis]]

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2008-03-07T04:26:32Z

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==Wasserfall==
Der [[Wasserfall]] kann als Urbild für alle physikalischen Prozesse angesehen werden. Fliesst eine [[Primärgrösse]] ([[Masse]], [[Volumen]], [[elektrische Ladung]], [[Impuls]], [[Drehimpuls]], [[Entropie]] oder [[Stoffmenge]]) über das zugehörige Potenzial ([[Gravitationsfeld|Gravitationspotenzial]], [[Druck]], [[elektromagnetisches Feld|elektrisches Potenzial]], [[Geschwindigkeit]], [[Winkelgeschwindigkeit]], absolute [[Temperatur]] oder [[chemisches Potenzial]]), wird eine [[Prozessleistung]] freigesetzt (zweites Potenzial liegt tiefer) oder aufgenommen (zweites Potenzial liegt höher)

:<math>P=\Delta\varphi_{Menge} I_{Menge}</math>

Diese Formel folgt aus dem Umstand, dass jedem Strom einer [[Primärgrösse]] an einer bestimmten Stelle ein Energiestrom zugeordnet werden darf

:<math>I_W=\varphi_{Menge} I_{Menge}</math>

==Stausee==
Das Wasser eines Stausees speichert eine gewisse Menge an potentieller Energie (Graviationsenergie). Diese Energie hängt davon ab, wo man den Nullpunkt wählt, auf welche Basishöhe man das Gravitationspotenzial bezieht. Weil sich das meiste Wasser, das nicht verdunstet, in die Weltmeere ergiesst, nimmt man oft als Bezugsort einen Punkt auf der Wasseroberfläche der Meere.

[[Kategorie:Basis]]