Thermischer Wirkungsgrad

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Die Energiebilanz eines carnotschen Kreisprozesses, auf dem die Messprozedur des carnotschen Thermometers beruht, wird grundsätzlich auf die Peripherie des Systems bezogen. Diese besteht definitionsgemäß aus Systemen, an denen entweder nur ein mechanisches Pensum Wi (vier Impuls-Reservoire) oder nur ein thermisches Pensum Qj (zwei Entropie-Reservoire) anfällt.

Der thermische Wirkungsgrad η eines carnotschen Kreisprozesses wird als Quotient aus der summarisch gewonnenen Arbeit W und des aufzubringenden thermischen Pensums Qzu definiert:

0605

6.5

Der thermische Wirkungsgrad η bildet den Ausgangspunkt zur Ableitung der Thermodynamischen Temperatur, weil er sich konstruktionsbedingt allein auf die thermischen Pensa zurückführen lässt.

Ein carnotscher Kreisprozess bringt also isotherme Zustandsänderungen an den beiden beteiligten Entropie-Reservoiren mit sich. Würde man diese als Änderungen im Entropie-Inventar einschließlich der damit verbundenen Energieunterschiede kennen, dann wären beide thermischen Potentiale automatisch bestimmt:

Da keine weiteren veränderlichen Mengen in den Entropie-Reservoiren vorliegen, stellte das Verhältnis von Energie- zu Entropie-Unterschieden zwangsläufig die partielle Ableitung der Energie nach der Entropie und damit das thermische Potential dar.

Ob man Zustandsänderungen an einem Reservoir herbeiführen kann, die nur mit einem thermischen Pensum einhergehen, ist ungewiss. Die Bestimmung des Pensums, das mit der isothermen Zustandsänderung eines reinen Entropie-Reservoirs einhergeht, ist sogar unmöglich, solange die einzige Veränderliche, nämlich die Entropie, als unmessbar angesehen wird.

Bekanntermaßen wird das Pferd vom anderen Ende her aufgezäumt: Man versucht sich Kenntnis über die thermischen Potentiale zu verschaffen, um dann umgekehrt die Änderungen im Entropie-Inventar bestimmen zu können. Um diese Kenntnis zu erlangen, trifft man eine Elementarannahme, allerdings ohne zu merken, damit die Natur des thermischen Potentials zu missachten.