Ist es einfacher einen Stein zu erhitzen als abzukühlen?

10 Antworten

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Alles identisch. Er hat eine spezifische Wärmekapazität und die benötigte Energie lautet: E = m * c * deltaT. Ist halt die Frage was du mit "einfacher" meinst. Wenn fürs Aufwärmen und Abkühlen die Temperaturen bezüglich der vorherigen Temperatur des Steines symmetrisch sind, ist es genauso leicht. Es zählt nur die Symmetrie. Stein hat n Kelvin. Aufwärmtemp. ist n+a Kelvin und Abkühltemperatur n-a Kelvin. Wir können äquivalent auch einen Kondensator laden oder eine Masse auf Geschwindigkeit bringen. Was ist leichter? Ein Auto um 10 Km/h zu beschleunigen oder abzubremsen? Ohne jedweden Luftwiderstand ist es identisch.

Deine Frage ist physikalisch diffus und etwas vieldeutig gestellt.

Zunächst ist der Betrag der jeweils umgesetzten Energie bei einem gegebenem Körper und bei gegebenem Temperaturintervall (von x °C bis y °C) natürlich immer der gleiche, ob die Temperatur des Steines erhöht oder abgesenkt wird. Dabei variiert die innere Energie des Steines. In diesem Sinne ist aber Deine Fragestellung aber nicht eindeutig zu verstehen.

Was soll hier heißen, "Was ist einfacher?". Diese Frage interpretiere ich hier einmal im Sinne von umstandslos oder auch kostengünstig. Wenn ich jetzt z.B. den Stein um 10°C unter die Umgebungstemperatur absenke, dann muss ich dazu Energie aufwenden, um dem Stein Wärme zu entziehen und diese an die Umgebung abzuführen. Danach nimmt der Stein Wärme aus der Umgebung auf, bis die Temperatur wieder ausgeglichen ist (siehe Entropie). Diese Erwärmung des gleichen Körpers um den gleichen Temperaturintervall ist zwar mit dem gleichen Energiebetrag verbunden, geschieht aber völlig selbsttätig ohne jeden menschlichen oder technischen Aufwand. Umgekehrt können wir mit praktischem Energieaufwand den Stein um einen bestimmten Temperaturintervall über die Umgebungstemperatur erwärmen. Die Abkühlung geschieht hier wieder „einfacher“ in Sinne Deiner Fragestellung, nämlich ganz ohne menschliches Zutun.

Es kommt also hier nicht darauf an, ob die Temperatur erhöht oder erniedrigt wird, sondern stattdessen allein auf die Abweichung von der Umgebungstemperatur.

man merkt schon, daß physiker doch in einer anderen welt leben ^^

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Man kann die Frage auch noch etwas anders interpretieren: "Ist die Temperaturerhöhung über die Umgebungstemperatur oder die Temperaturabsenkung unter die Umgebungstemperatur technisch umstandsloser zu bewerkstelligen?"

In diesem Sinne ist die Temperaturerhöhung (ohne Speicherung) in der Regel technisch umstandsloser (aber nicht unbedingt wirtschaftlicher!), z.B. mit Feuer oder mit elektrischer Widerstandsheizung (gewöhnliche elektrische Heizgeräte). Für die Abkühlung brauchen wir eine technisch etwas kompliziertere Kühlanlage. Diese ist allerdings wirtschaftlicher als die elektrische Widerstandsheizung. Vom technischen Prinzip her ist die Kühlanlage genauso wirtschaftlich wie deren Umkehrung, die Wärmepumpe. Bei der Wärmepumpe (für Raumheizungen) reduziert sich der elektrische Energieumsatz (und damit die Verbrauchskosten) auf etwa ein Viertel.

Anmerkung zur Antwort von Enzozozo: "Mir geht es ums heizen (Mauerwerk eines Hauses)". Für diese Zwecksetzung (Wärmeisolierung und Wärmespeicherung) ist Deine Fragestellung völlig belanglos. Was das Mauerwerk an Wärme aufnimmt, gibt es auch wieder ab. Der Wärmebedarf für die Wohnräume ist gleich den gesamten Wärmeverlusten durch Mauerwerk, Fenster, Türen, Lüftungen und dergl.

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@dompfeifer

Aber der Dompfeiffer hat schon recht. Wenn man den menschlichen Aufwand betrachtet kann es beliebig sein.

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Ist es einfacher einen Stein zu erhitzen als abzukühlen?

Ja natürlich. Daher wurde das Feuer auch deutlich vor dem Kühlschrank erfunden.

Um etwas zu erhitzen muß man nur irgend eine Energie in Wäre umwandeln. Das ist recht einfach und passiert oft ungewollt, in Form von Reibungsverlusten im weistensten Sinne.

Um etwas abzukühen muß man den Gegenstand wäre entziehen. Nur kann man Wärm nicht so einfach verschwinden lassen ( 1. Hauptsatz der Thermodynamik ) und auch nicht in andere Energie umwandeln ( 2. Hauptsatz der Thermodynamik ). D.h. man braucht ein zweiteres Reservoir, das man erwärmen kann. Ist dieses kälter als der Stein, ist es leicht und man kann sogar andere Energieformen gewinnen. Ist es hingegen wärmer als der Stein, muß man zusätzlich Energie aufwenden. D.h. man brauch eine Wärmepumpe Energie und das 2. Reservoir.

Ja aber du setzt Randbedingungen vorraus die Sie eigentlich nicht angegeben hatte. Wenn ich schlechte Bremsen habe ist es leichter das Auto zu beschleunigen als zu bremsen. Aber interessante Sichtweise!

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Erwärmen ist nicht generell umständlicher als Abkühlen: Wenn meine Suppe zu heiß ist, blase ich in den Löffel zur Abkühlung. Das ist einfacher als die Erwärmung. Der alte Eisschrank (mit Eis beschichtet) war einfacher als der Kochherd. Und den Stein kann ich auch abwechselnd in den Sonnenschein und in den Schatten legen zur Erzeugung von Temperaturdifferenzen.

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@dompfeifer

Du interpretierst da zuviele Randbedingungen rein. Ich definiere ein System mit Tstein=(Tplanck - Tnullpunkt) / 2, lasse deltaT hinreichend klein sein und symmetrisch um Tstein. Sie müsste halt exakter fragen. Sind die Differenzen gegeben kühlt das System genauso schnell ab wie ich es erwärmen kann und dass bei identischer Leistung. Ich denke aber nicht dass Sie mehr wissen wollte.

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Dreh und Angelpunkt ist die Temperaturdifferenz. Jeder Erwärmungs- oder Abkühlvorgang ist abhängig von der Temperaturdifferenz und der Zeit. Gibt es eine Temperaturdifferenz zwischen dem Stein und einem anderen Medium, dann wird der Stein erhitzt (Medium hat höhere Temp) oder der Stein wird abgekühlt (Medium hat geringere Temp). Die niedrigste Temp ist -273,xxx°C, damit ist die Temperaturdifferenz begrenzt. Eine höchste Temperatur kann nicht angegeben werden,können schon mal ein paar Millionen Grad C sein (Kernschmelze, etc.). Da die Temperaturdifferenz bei Abkühlung begrenzt ist,würde ich sagen, dass es schwieriger ist, den Stein abzukühlen.

Na die höchste Temperatur die in unserem Raum-Zeit-Kontinuum möglich ist ist die Planck Temperatur: T = 1,416833 · 10^32 K. Das ergibt sich aus der Planckmasse, der Lichtgeschwindigkeit und der Bolztmannkonstante.

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Naja um ihn abzukühlen muss er Energie abgeben.

Umd ihn zu erhitzen muss ihm Energie hinzugefügt werden.

Somit ist es schwieriger einen Stein zu erhitzen, als abzukühlen.

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