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Kreisprozess

5. Klasse ‐ Abitur

Ein Kreisprozess ist eine periodische Abfolge von thermodynamischen Zustandsänderungen eines Mediums (flüssig oder gasförmig), bei der immer wieder der Ausgangszustand erreicht wird.

Die Größen Volumen \(V\), Druck \(p\), Temperatur \(T\) und innere Energie \(U\) können während einzelner Zustandsänderungen fluktuieren. Nach einem kompletten Durchlauf erreichen sie aber immer wieder ihre Ausgangswerte (\(\Delta V = \Delta p=\Delta T=\Delta U=0\)).

Kreisprozesse können in Zustandsdiagrammen wie dem p-V-Diagramm dargestellt werden.

Darstellung eines p(V)-Diagramms für einen Carnot-Prozess. Erkennbar sind vier einzelne Zustandsänderungen, die einen Kreislauf bilden.

Kreisprozesse bilden die Grundlage von Wärmekraftmaschinen. Wenn ein Kreisprozess im Zustandsdiagramm im Uhrzeigersinn durchlaufen wird, wird Wärme in Arbeit umgewandelt (z. B. bei Motoren). Wird ein Kreisprozess entgegen dem Uhrzeigersinn durchlaufen, wird Arbeit aufgewandt und Wärme transportiert (Wärmepumpe). Kreisprozesse können also zum Verrichten von Arbeit oder zum Kühlen bzw. Heizen benutzt werden.

Es gibt viele unterschiedliche Kreisprozesse, z. B.:

  • Carnot-Prozess (siehe Abbildung)
  • Stirling-Prozess
  • Diesel-Prozess

Die Effizienz einer Maschine, die einen Kreisprozess durchläuft, wird durch den Wirkungsgrad beschrieben.


Schlagworte

  • #Wärmelehre
  • #Kraftwerk
  • #Verbrennungsmotor
  • #Wirkungsgrad
  • #Entropie