Ein idealer reversibler Prozess von großer Bedeutung ist der sogenannte Carnotprozess. Dieser von Sadi Carnot (1796-1832) erdachte Kreisprozess ist eine Idealisierung der Vorgänge in Wärmekraftmaschinen und nur als Gedankenexperiment durchführbar [mehr].
Der Carnotsche Kreisprozess arbeitet zwischen zwei Wärmereservoiren mit den Temperaturen T1 und T2<T1 und wird durch folgenden Zyklus gebildet:
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1. |
isotherme Expansion bei T1 | |
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2. |
adiabatische Expansion | |
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3. |
isotherme Kompression bei T2 | |
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4. |
adiabatische Kompression |
Der Wirkungsgrad des Carnotprozesses mit einem idealen Gas als Arbeitssubstanz lässt sich leicht berechnen. Genauere Betrachtungen zeigen, dass der Wirkungsgrad sogar unabhängig von der Arbeitssubstanz ist und nur von den Temperaturen abhängt zwischen denen er arbeitet:
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[Ausführlich] |
Wir sehen, dass der Wirkungsgrad umso größer wird, je größer die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Wärmereservoiren ist. Einen Wirkungsgrad 1 würden wir erhalten, wenn T2 = 0 K ist. Der absolute Nullpunkt lässt sich aber nicht erreichen.
| Der Carnot-Kreisprozess hat von allen Kreisprozessen den höchsten Wirkungsgrad. Dieser ist aber immer kleiner als 1! |
Versuchen Sie doch einmal, einen Carnotprozess zu konstruieren. Sie können dies mit unserem interaktiven Experiment probieren [Experiment].