Warum ist thermische Energie von niederer Temperatur am wenigsten wertvoll?

5 Antworten

Diese Aussage stimmt so nicht. Der absolute Wert einer Temperatur ist selten relevant

  1. Erstens ist natürlich die Temperaturdifferenz wichtig. Also von wo nach wo soll Wärme transportiert werden. Und was soll mit der Wärme bewirkt werden (etwas nur erwärmen, oder z.B. etwas schmelzen?). Beispiel: 50grädiges Wasser bewirkt mit gleich viel 10grädigem Wasser mehr, als 60grädiges Wasser gegenüber gleichviel Eis.
  2. Ferner kommt es ganz wesentlich drauf an, in welchem Stoff diese Temperatur vorhanden ist! Denn die Wärmemenge als Energie hängt eben nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch vom Stoff! Beispiele:
  • Ein 1kg-Kupferklotz mit 40 Grad enthält viel, viel mehr Wärme=Energie als ein gleich warmer 10kg-Styropor-Klotz
  • 1kg Wasser mit 20 Grad enthält viel mehr Wärmeenergie als 1kg Luft von 20 Grad.

Das Schlüsselwort nach dem du suchst ist Exergie. Jede Form von Energie setzt sich aus Exergie und Anergie zusammen.

Exergie ist der Teil der Energie, welcher nach Belieben in andere Formen wie zum Beispiel elektrische Energie oder mechanische Arbeit umgewandelt werden kann. Anergie hingegen wird stets Wärme bleiben und kann nicht anders verwendet werden.

Wärme bei Umgebungstemperatur, also zum Beispiel die thermische Energie der Umgebungsluft, kann nicht in andere Energieformen gewandelt werden und ist somit technisch wertlos.

Besonders sei darauf zu achten: Es zählt einzig und allein die Differenz zur Umgebungstemperatur. Auch mit einer Kältequelle von z.B. -20°C ließe sich ein Wärmekraftprozess betreiben.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Selbsternannter Community-Experte für Mathematik und Physik

Arbeit (also mechanische oder elektrische Energie) wird aus der Temperaturdifferenz zwischen einem heißen und einem kalten Reservoir gewonnen. Das kalte Reservoir kann man nicht beliebig kalt machen (Kraftwerke haben dafür den Fluss in der Nähe oder Kühltürme), aber das heiße kann man ziemlich heiß machen (Trockendampf von 873K), da kommt man schon auf knapp über 40% Wirkungsgrad.

Der ideale Carnot-Wirkungsgrad ist (Twarm - Tkalt)/Twarm.

100% könnte man übrigens nur mit einem kalten Reservoir bei 0K erreichen.

Es ist also viel leichter, Wärme aus Arbeit zu machen, als Arbeit aus Wärme. Darum ist Arbeit die wertvollere Energieform, und hohe Temperaturdifferenzen enthalten mehr Arbeit.

Ja, wenn schon sind die Differenzen ausschlaggebend. Nicht die absoluten Werte, wie die Frage suggerieren könnte.

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Weil der Wirkungsgrad der niedrigste ist. Je niedriger die Temperatur, desto weniger Energie.

Nein. 100kJ Wärme sind 100kJ, egal bei welchem Temperaturniveau.

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@J0T4T4

Eine überraschende Entdeckung! Hut ab! Ist aber in diesem Zusammenhang vollkommen irrelevant!

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@iQhaenschenkl

Deine Antwort dürfte aber den Kern der Frage auch nicht treffen. Was für ein Wirkungsgrad? Deine Aussage stimmt so vereinfacht auch nicht.

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Was nutzt dir z.B. eine Wärme von 13°C für eine Wohnungsheizung?

Was nutzt einem Wärme bei -10°C für eine Wohnungsheizung?

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