Hauptsätze der Thermodynamik
Wie schon das Beispiel zur kinetischen Energie des PKW zeigt, kann Energie nicht entstehen und auch nicht verloren gehen. Sie wird immer nur in andere Formen umgewandelt. Betrachten wir den Fluss der Energie im Folgenden noch genauer.
BEISPIEL
Umwandlung von Energie im PKW
Ein PKW hat in seinem Tank chemische Energie in Form des Treibstoffes gespeichert. Durch dessen Verbrennung im Motor wird hauptsächlich Wärme (thermische Energie) erzeugt und mechanische Energie, die zum Antrieb verwendet wird.
Auch auf dem Weg bis zur Beschleunigung des Fahrzeuges geht weitere Energie „verloren“. „Verloren“ deshalb, weil die Umsetzung nicht dem beabsichtigten Zweck dient. Die Energie, die ursprünglich im Treibstoff gespeichert war, geht aber „nicht verloren“, sie wird nur in andere Formen umgewandelt.
Der Großteil der Energie wird tatsächlich schon im Motor in Wärme umgewandelt, sie wird teilweise zur Beheizung genutzt, zum größten Teil wird sie aber als Verlustwärme an die umgebende Luft abgegeben oder weggekühlt. Auch die Verluste im mechanischen Getriebe treten in vollem Umfang als Wärme in Erscheinung.
Betrachtet man eine Autofahrt bis zur Rückkehr zum Ausgangspunkt, hat das Fahrzeug schließlich weder zusätzliche potenzielle noch kinetische Energie. Die gesamte Energie des Treibstoffes wurde in Wärme umgewandelt und entweder über Wärmeleitung oder mit der Restwärme des Abgases an die Umgebungsluft abgegeben.
Auch der Nutzanteil, der über die Beschleunigung in kinetische Energie oder durch den Kraftaufwand für eine Bergfahrt in potenzielle Energie umgewandelt wurde, wird schlussendlich wieder über die Bremsen als Wärmeenergie an die Umgebungsluft abgegeben. Ein Teil bleibt noch bis zur restlosen Abkühlung im abgestellten Motor und in überhitzten Bremsen gespeichert.
Die Überlegungen in oben beschriebenen Beispiel führt uns zum 1. Hauptsatz der Thermodynamik, der ein System mit seinen Schnittstellen zur Umgebung betrachtet.
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