Umwadlung von Wärme in andere Energieform -> Allgemeine Thermodynamikfrage

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

ich sags gleich vorweg um Missverständnisse zu vermeiden: Die Frage ist rein theoretischer Natur um etwas zu lernen :wink:

Wenn wir annehmen wir hätten ein theoretisch abgeschlossenes Gefäß mit Luft gefüllt und einer Temperatur von 30°C, welches (in der Theorie) vollständig gegenüber der Umgebung Wärmeisoliert ist. Also weder Strahlungstransport noch Wärmetransport durch Konvektion nach aussen ist möglich. Nach dem 2.ten Hauptsatz ist es unmöglich dort jetzt innerhalb des Gefäßes ein System zu betreiben dass die Wärmeenergie der 30°C warmen Luft nutzt um diese in eine andere Energieform zu überführen (z.B. Elektrizität) sonst könnte ich ja das berühmte Perpetuum mobile bauen. Das geht nicht und das ist auch verständlich.
Das bedeutet ich kann innerhalb eines geschlossenen Systems keine Wärme umwandeln.

Was mich jetzt interessieren würde ist aber ob ich reine Wärme umwandeln kann, wenn ich von aussen zusätzlich Energie zuführe. Also wenn wir beispielsweies von aussen Elektrizität über Kabel in das Gefäß einführen um damit z.B. eine Wärmepumpe zu betreiben. Ist es dann möglich die Wärme in dem Gefäß umzuwandeln so dass wir nach abschluss des Vorgangs z.B. eine Lufttemperatur von -10°C haben und Energie in einer anderen Form (z.B. Elektrizität in einem Akku gespeichert oder Chemische Energie in Form von während der Umwandlung ablaufenden endothermen Reaktoinen).

Worum es mir geht ist, ob ich unter zuhilfenahme von Energie von aussen reine Wärme umwandeln kann oder widerspricht das auch dem zweiten Hauptsatz? Da ich von Aussen Leistung zuführen muss, ist ja kein Perpetuum mobile möglich. Macht nicht genau die Laserkühlung sowas?

Entschuldigt die vielleicht dämliche Frage aber so richtig finde ich keine Antwort dazu…

Freundliche Grüsse :slight_smile:

#4

Hallo alleine,

die dir vorschwebende Vorrichtung, könntest du auf ein Boot bauen, letzteres in den Ozean setzen und diesem, zum Antrieb des Bootes, etwas Wärme entnehmen. Z.B. so: vorne flüssiges Wasser rein, hinten Eisstücke raus.
Die „Wärmepumpe“ von der du sprichst oder eine ähnliche Vorrichtung, müßte natürlich auch mit der dem Ozean entnommenen Wärmemenge betrieben werden.
Falls dir das gelingt, hast du ein perpetuum mobile 2. Art konstruiert.
Unmöglich ist das nicht, es wurde bisher halt noch nicht realisiert.

Viele Grüße

Tankred

#2

Hallo,

Dein Aufgabenstellung ist ein wenig verwirrend.

Wenn Du eine isolierte Box mit Wärmemenge Q1 und T1 hast, kannst Du gegen eine Temperturdifferenz außen Energie erzeugen. Z.B. direkt über ein Peltier-Element.

Wenn du keinen primären Wäremstrom möchtest, kannst Du ein Thermoelement nehmen, quasi ein fernwirk-Peltier.

#3

Ja gegen eine Temperaturdifferenz von aussen ist klar. Aber kann ich die Wärmeenergie innerhalb der isolierten Box in eine andere Energieform überführen so dass sich die Luft in der Box abkühlt wenn ich von aussen lediglich Energie in Form von beispielsweise Strom zuführe?
Ich dachte z.B. daran innerhalb der Box ein hypothetisches Peltier Element(Das sind ja diese „elektrischen“ Wärmepumpen) zu betreiben (Elektrische Leistung kommt von aussen), welches (in der Theorie) auf der heißen Seite ausreichend Temperaturen liefert um eine endotherme Reaktion ablaufen zu lassen. Z.b. das Schmelzen dieser Latentwärme Handwärmer die man im Winter gerne nutzt. Auf der kalten Seite wird der Box thermische Energie „entzogen“ Bei dieser Reaktion wird ja zunächst Wärme durch den Schmelzvorganz „verbraucht“, das würde ja bedeuten dass ich sich nach Abschluss der Reaktion die Lufttemperatur innerhalb des Behälters verringert haben müsste und der Handwärmer die Wärme latent gespeichert hat. Da widerspricht doch nicht der Thermodynamik oder, da ich die Temperaturdifferenz für den Vorgang mittels elektrischer Leistung von aussen erreiche?

Freundliche Grüsse :slight_smile:

#5

Ja du hast recht und ich habe jetzt auch meinen Denkfehler enteckt. Ich kann die Wärme nicht vollständig chemisch umwandeln daher bleibt bei dem ganzen Prozess immer „Abwärme“ übrig die höher ist als die ursprüngliche Wärme. Also wird das nicht funktionieren. Das war mein Denkfehler, ein Perpetuum mobile ist natürlich nicht möglich.

Liebe Grüsse