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    Hallo Rodizia


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    Ich habe beruflich viel mit Kälteanlagen und Ultratiefkühlern zu tun, da gibt es auch bereits serienreife Geräte mit Stirling-Technik. Diese sind zwar energieeffizienter als Kompressortechnologie, aber leider auch ziemlich träge, was die Leistung anbelangt. Sprich es wird wesentlich langsamer runtergeführt. Auch hier wären technische Weiterentwicklungen noch möglich über kaskadenartige Kühlsysteme, wie es sie bei Kompressor-basierten geraten bereits gibt. Die Idee wäre, dass jede Anlage nur im sogenannten optimalem Bereich arbeitet, sprich in jenem in dem sie am effizientesten unterwegs ist.

    insich+


    Wie sie wohl schon wissen, stelle ich gerne dumme Fragen.

    Jetzt hätte ich noch so dumme Fragen zur Verdichterleistung. Dazu folgende Überlegung:


    Wir nehmen mal an, dass wir einen ganz einfachen Kolbenverdichter haben. Da haben wir dann im Zylinder ein Volumen an Gas. Dieses Gas hat eine bestimmte Temperatur. Und enthält somit eine Wärmemenge X.

    Jetzt drücken wir das Volumen auf die Hälfte zusammen.

    Was passiert jetzt genau mit der Wärmemenge X?

    Genau genommen passiert mit der doch gar nichts, ausser dass sie von einem Raum A mit Volumen 1 in einen Raum B verschoben wird, mit einem Volumen 1/2

    Also müsste theoretisch doch X immer noch gleich gross sein?

    Und warum ist das dann nicht so?


    PS: Die Korrekte Bezeichnung für die Wärmemenge ist tatsächlich zensiert.

    forumbeobachter Was soll das?

    peter_69


    Hallo Peter

    Ja. Das ist etwas die Krux mit den Stirlingsystemen...

    Sie sind umso Energie-effizienter, je langsamer sie laufen.... Und daher für bestimmte industrielle Prozesse eher ungeeignet. Dann wenn sehr schnell gekühlt werden muss und entsprechend hohe Leistung (Durchsatz) erforderlich ist.

    Das ist keine dumme Frage, Rodizia. Das weiss ich nicht, aber vielleicht Oytenkratos.

    Insich


    Die Frage ist nur deshalb eine "dumme" Frage, weil sie schwer zu beantworten ist.

    Aber es ist keine Scherzfrage!

    Ich habe dafür einen Lösungsansatz. Weiss aber nicht, ob ich damit richtig liege. Von der Logik her ist es mir aber eigentlich schon klar. Ich weiss aber nicht, ob ich es mathematisch dann richtig ausdrücken kann.

    Wenn hier oytenkratos vorlegen kann ... bin ich ihm bestimmt nicht böse. :)

    Ich weiss zwar nicht, ob Ihre Frage, die sich auf den Kolbenverdichter bezieht, auch auf den Scrollverdichter gestellt werden kann.


    Ein Hubkolbenverdichter saugt das gasförmige Kältemittel durch einen sich in einem Zylinder bewegenden Kolben an. Der Kolben verfügt über ein Ansaugventil. Bewegt sich der Kolben im Zylinder nach unten wird das Gas angesaugt, bewegt er sich nach oben wird das angesaugte Gas verdichtet. Der Hubkolbenverdichter ist ein robuster und erprobter Verdichter. In Wärmepumpen wird er allerdings in jüngster Zeit vermehrt durch den Scrollverdichter ersetzt.

    rodizia



    die wärme bzw. wärmemenge ist in ihrem beispiel nicht anwendbar da diese explizit in einem thermodynamischen system in einem vorgang aufgenommen oder abgegeben werden muss. das reine komprimieren von gasen mithilfe mechanischer energie führt zwar zu einer temperaturerhöhung des gases, da aber keine wärme abgeleitet wird kann man nicht von wärmemenge sprechen.

    Zitat von DamienS

    die wärme bzw. wärmemenge ist in ihrem beispiel nicht anwendbar da diese explizit in einem thermodynamischen system in einem vorgang aufgenommen oder abgegeben werden muss. das reine komprimieren von gasen mithilfe mechanischer energie führt zwar zu einer temperaturerhöhung des gases, da aber keine wärme abgeleitet wird kann man nicht von wärmemenge sprechen.

    damiens


    Wenn ein real existierender Kolbenkompressor einfachster Bauart, wie von mir beschrieben kein thermodynamisches System sein soll....

    Was ist es dann?

    rodizia


    das kann man so nicht sagen, da der begriff der wärmemenge wie folgt definiert ist:


    Energie, die zwischen zwei Systemen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen übertragen wird.


    in ihrem beispiel fehlt die übertragung.

    das verschieben einer masse oder das komprimieren alleine übertragen keine energie.

    rodizia


    ja, das verschieben bzw. komprimieren findet ja durch mechanische energie statt. aber da keine wärmeübertragung stattfindet ändert sich nichts am energiegehalt. nur das volumen nimmt ab und die temperatur erhöht sich.


    vielleicht verstehe ich aber ihre fragestellung nicht genau. evtl. können sie es anderst formulieren?

    Zitat von DamienS

    ja, das verschieben bzw. komprimieren findet ja durch mechanische energie statt. aber da keine wärmeübertragung stattfindet ändert sich nichts am energiegehalt. nur das volumen nimmt ab und die temperatur erhöht sich.


    vielleicht verstehe ich aber ihre fragestellung nicht genau. evtl. können sie es anderst formulieren?

    damiens


    Ich kann es wahrscheinlich nicht mehr besser formulieren.


    Aber eigentlich beantworten sie meine Frage ja irgendwie schon. Denn in dem von mir genannten Beispiel beschrieb ich zuerst mal einen etwas idealisierten Prozess.

    Und in diesem Prozess ändern sich Volumen und Temperatur des Gases. Die im Gas enthaltene Wärmemenge X sollte sich im idealen Prozess also nicht ändern.

    Unter dem idealen Prozess verstehe ich hier zuerst mal, dass das System gegen Aussen vollständig isoliert ist. Wärmeübertragungen also, wenn überhaupt, nur innerhalb des Systems stattfinden könnten.


    Letztlich will ich aber genau auf diese Wärmeübertragungen innerhalb des Systems hinaus.

    rodizia

    Zur Verdichtung von Gasen gibt es verschiedene physikalische Formeln in der Wärmelehre.



    Aber mal ganz vereinfacht und an den absolut gültigen "Energieerhaltungssatz" erinnert,

    Die aufgewendeten physikalische Arbeit/Energie zur Verdichtung wird in Wärmeenergie im Gas verwandelt.

    Wärmeenergie in einem Gas oder Gasgemisch entspricht der Summe der kinetischen Energie, die die einzelnen Gas-Atome oder Gas-Moleküle haben.


    Den "Maschinnnwirkungsgrad" einer Wärmepumpe geht ganz einfach, indem die Wärmetauscherflächen vergrössert werden.

    Oder Flüssigkeiten (Wasser) haben einen viel höheren Wärmeübergangskoeffizienten als Gase (Luft).

    Zitat von oytenkratos

    Aber mal ganz vereinfacht und an den absolut gültigen "Energieerhaltungssatz" erinnert,

    Die aufgewendeten physikalische Arbeit/Energie zur Verdichtung wird in Wärmeenergie im Gas verwandelt.

    Wärmeenergie im einem Gas oder Gasgemisch entspricht der Summe der kinetischen Energie, die die einzelnen Gas-Atome oder Gas-Moleküle haben.

    oytenkratos  damiens  insich+ und alle anderen Interessierten


    oytenkratos beschreibt in seinem Beitrag den Punkt, auf den es aus meiner Sicht ankommt.


    Ein beliebiges Gas hat zu einem beliebigen Zeitpunkt eine bestimmte kinetische Energie inne, die abhängig der Umgebung (Umgebungsvariabeln) ist.


    In den Beiträgen zuvor hatte ich das als eine "Wärmemenge" des Gases bezeichnet. Der Ausdruck ist wohl nicht korrekt.


    Korrekter wäre vielleicht der Ausdruck "Thermisches Potenzial". Stellvertretend für die kinetische Energie der Gasmoleküle ( oder auch Atome) unter ganz bestimmten Bedingungen. Dieses "Thermische Potenzial" variert je nach den Umgebungsbedingungen.

    Das heisst, es kann je nach Variabeln mehr oder weniger "Wärmeenergie" geladen haben.


    Jetzt bin ich mit damiens und auch oytenkratos soweit einig, das ein dichteres "Packen" der Moleküle in einen kleineren Raum für sich allein gesehen eigentlich keinen Einfluss auf den Energiegehalt der Moleküle haben sollte. Das wäre eine Verletzung des Energieerhaltungssatzes.


    Bei einer in der Praxis durch geführten Kompression stimmt das aber nicht.

    Nach der Kompression hat das Gas einen höheren kinetischen Energiegehalt.

    rodizia


    "Ein "relativ" wäre noch angebracht". Die Energieform wäre noch zu spezifizieren.

    Bloss von "Energie" zu sprechen, führt oft zu Verwirrungen.

    Es gibt potentielle, kinetische, chemische, elektrische, magnetische, induktive,atomare und Fusions-Energie.


    Nach der Kompression hat das Gas relativ zu vorher einen höheren Wärmeenergiegehalt, der durch die Verdichtungsleistung entstanden ist.

    (Abzüglich Reibung und Wärmeenergieverluste)

    Zitat von oytenkratos

    Nach der Kompression hat das Gas relativ zu vorher einen höheren Wärmeenergiegehalt, der durch die Verdichtungsleistung entstanden ist.

    (Abzüglich Reibung und Wärmeenergieverluste)

    oytenkratos


    Warum abzüglich der Reibung?


    Theoretisch wird ja bei der Reibung mechanische Energie in Wärmeenergie gewandelt? Dürfte also theoretisch da nicht verloren gehen.

    Aber in der Praxis wird wohl ein Teil davon zusammen mit anderen Wärmeverlusten verloren gehen.