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Der Carnotprozess

Der französischer Physiker und Ingenieur Sadi Carnot dachte sich einen Kreisprozess aus, der die Vorgänge in einer Wärmekraftmaschine idealisiert darstellt. Dabei wird ein mit Gas gefüllter Zylinder in Kontakt mit einem Wärmereservoir gebracht, das die Temperatur T2 aufweist. Das Gas nimmt daraufhin Wärme aus dem Reservoir auf, expandiert isotherm und drückt den Stempel nach oben. In einem zweiten Schritt isoliert man den Zylinder vom Wäremreservoir. Das Gas expandiert zwar weiter und leistet Arbeit, kühlt sich dabei aber ab. Anschließend bringt man den Zylinder mit einem Kältereservoir in Kontakt, dessen Temperatur T2 niedriger ist als T1. Nun muss Arbeit geleistet werden, um das Gas isotherm zu komprimieren. Dabei gibt es Wärme an das Reservoir ab. In einem letzten Schritt wird der Zylinder wieder vom Reservoir isoliert und weiter komprimiert, wodurch es sich wieder auf seine Ausgangstemperatur erwärmt. Nun kann der Prozess wieder von vorne beginnen. Der Wirkungsgrad des Carnotprozesses hängt nur von den beiden Temperaturen T1 und T2 ab: Je größer die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Wärmereservoiren, desto größer der Wirkungsgrad.