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ideale Kreisprozesse; reale Kreisprozesse; periodischer Prozess

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Dampfmaschine & Co.

Kreisprozesse

Eine Wärmekraftmaschine soll natürlich nicht nur einmalig, sondern kontinuierlich laufen können. Sie muss also am Ende eines Arbeitsganges wieder im Ausgangszustand angekommen sein, damit der nächste Arbeitsgang nahtlos anschließen kann. Das heißt, die Maschine muss einen periodischen Prozess durchlaufen, einen Kreisprozess.

Nun wissen wir aus dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik, dass die Wärme nicht vollständig als Arbeit genutzt werden kann, sondern immer ein Teil ungenutzt verloren geht – und zwar auch dann, wenn es keine Verluste durch Reibung oder Strahlung gibt, es sich also um einen idealen Kreisprozess handelt. Ein solcher idealer Kreisprozess ist beispielsweise der carnotsche Kreisprozess (nach seinem Erfinder S. Carnot). „Ideal“ deshalb, weil in ihm nur mit idealen Gasen gearbeitet wird und keine Reibungsverluste auftreten. Ein ideales Gas liegt immer gasförmig vor, es kondensiert nicht. Sowohl Reibung als auch Kondensieren sind Effekte, die eine Wechselwirkung zwischen den Teilchen eines Gases untereinander und mit den Wänden voraussetzen. Die Teilchen idealer Gase wechselwirken aber nicht – einfach deshalb nicht, weil ein ideales Gas so definiert ist. Reale Gase verhalten sich daher nur unter bestimmten Bedingungen wie genügend hoher Temperatur und genügend geringem Druck wie ideale Gase.

„Echte“ Maschinen wie Dampfmaschinen, Stirlingmotor und Verbrennungsmotoren stellen reale Kreisprozesse dar.