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Isentrope Zustandsänderung: Praxiswissen bei Buderus

Eine isentrope Zustandsänderung ist in der Thermodynamik ein adiabatischer, reversibler Prozess. Eine engere Lesart des Begriffs beschränkt die Definition auf solche Prozesse, bei denen die Entropie konstant bleibt. Welche Definition zum Einsatz kommt, muss daher im jeweiligen Kontext zuvor klargestellt sein.

Die Entropie definiert sich mit Joule pro Kelvin als Energiegehalt in Abhängigkeit vom Wärmegehalt. Daher ändert sich in Prozessen, bei denen Wärme abgegeben, zugeführt oder umgewandelt wird, auch die Entropie.

Isentrope Expansion und isentrope Verdichtung schließt nach der engeren Definition den Wärmeaustausch mit der Umgebung und die Umwandlung von mechanischer Arbeit in Wärme aus.

 

 

Modellierung realer Prozesse

Isentrope Prozesse spielen eine Rolle für die Modellierung und energetische Optimierung realer, technischer Prozesse. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist die Beschreibung und Optimierung von Wärmepumpen und Kältemaschinen.

Dafür braucht es die Annahme eines abgeschlossenen Systems, das nicht in Wechselwirkung mit seiner Umgebung steht. Das ist praktisch immer eine Idealisierung des realen, thermodynamischen Prozesses, ohne Berücksichtigung von Reibung, Masse- und Wärmetransfers. In der Realität sind diese nur annähernd, aber nie vollkommen vermeidbar. Die Annäherung an diesen idealen Zustand ist eine Herausforderung bei der Gestaltung praktischer Anwendungen mit möglichst hohem Wirkungsgrad.

 

 

Isentroper Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen

Zur Modellierung solcher Prozesse kommt meist der Carnot--Kreisprozess zum Einsatz, den eine ideale Wärmekraftmaschine ausführt. Die Bezeichnung des Wirkungsgrades solcher idealisierter Systeme lautet Carnot-Wirkungsgrad. Durch den Vergleich mit dem tatsächlichen Wirkungsgrad einer realen Wärmekraftmaschine ergibt sich der isentrope Wirkungsgrad.

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