zaeld schrieb:Jetzt fehlt nur noch die Erklärung, warum das irgendwie etwas bringen sollte
Die Idee dahinter ist natürlich, dass die Atmosphäre bereits heiß ist. Unsere Atmosphäre wird durch die Sonneneinstrahlung auf einer relativ konstanten Temperatur gehalten. Die Carnot-Gleichung der Effizienzgrenze, die die thermodynamische Theorie als Äquivalent zum zweiten Hauptsatz ansieht, verbietet den Zugang zu diesem Energieüberfluss.
It has occurred to many that this storehouse of thermal energy might be utilized by a heat engine, if we could somehow find the key to unlock it.
Eine Stirling-Wärmekraftmaschine benötigt jedoch einen Temperaturunterschied, um zu funktionieren.
Um einen Temperaturunterschied zu erzeugen, ist eine höhere oder niedrigere Temperatur als die Atmosphäre möglich.
Teslas Plan lautete also: Durch die einfache Wärmeabgabe einer Wärmepumpe kann in einem bestimmten Raumbereich eine niedrige Temperatur erzeugt werden. Tesla schlug eine „Kältemaschine“ vor.
Dann wird es theoretisch möglich, die Wärme der unerschöpflichen Sonnenwärme überall in der Atmosphäre abzuleiten. Sozusagen ein Loch oder ein Abfluss, durch den der umgebende Wärmeozean in den kalten Raum fließen kann, der durch unsere Wärmepumpe geschaffen wird, die mit unserer Wärmekraftmaschine gekoppelt wird.
Während die Wärme in diese kombinierte Wärmepumpe und Wärmekraftmaschine fließt, wird die Wärme so umgewandelt, dass die kalte Temperatur, die die Wärme ursprünglich anzieht, in ihrem niedrigen Energiezustand erhalten bleibt und der Motor theoretisch weiterläuft, bis die Sonne schließlich ausbrennt oder der Motor sich abnutzt.
Der Plan erscheint logisch und verstößt nicht gegen die Energieerhaltung. Was ihm im Weg steht, ist die Carnot-Effizienzgrenze, die voraussetzt, dass ein solcher Plan von vornherein zum Scheitern verurteilt ist, da unsere Wärmekraftmaschinen physikalisch absolut begrenzt sind. Die genaue obere Effizienzgrenze, so die Behauptung, lässt sich präzise berechnen. Wir haben bereits einen kurzen Blick auf das einfache Temperaturverhältnis geworfen, das den Zugang zu den uns umgebenden Energiespeichern regelt.
Wir teilen einfach die kalte Temperatur durch die heiße Temperatur, was in unserem vorherigen Beispiel 300 Kelvin geteilt durch 400 Kelvin war, und so erhalten wir die Mindestmenge an „Abwärme“, die von keiner Wärmekraftmaschine genutzt werden kann, egal wie sie konstruiert ist, egal wie schlau unsere Ingenieure sind, egal wie heiß die Sonne ist, die uns kontinuierlich bestrahlt. Die Grenze ist festgelegt und unangreifbar.
Meine Recherchen zu diesem Thema lassen mich zu dem Schluss kommen, dass diese „Carnot“-Grenze falsch ist und nie von Carnot stammt. Tatsächlich kann niemand sagen, woher diese Idee stammt oder wer der Urheber dieses Scherzes gewesen sein könnte.
Die vermeintliche Grenze ist lediglich eine auf Vorurteilen beruhende Behauptung, die auf der vereinfachenden und kindischen Vorstellung beruht, dass Wärme wie ein Wasserfall die Temperaturskala hinabfällt.
Ich behaupte, dass die Gleichung, die eigentlich gar keine Gleichung ist, sondern nur zwei Zahlen, zwei Temperaturen, ist, bestenfalls unvollständig ist. Die Temperatur allein ist kein Maß für das Potenzial der Energieübertragung. Wir haben dies bereits ausführlich behandelt. Watt lässt sich nicht allein aus der Spannung berechnen, ebenso wenig lässt sich die Verfügbarkeit von Wärme allein durch die Temperatur bestimmen. Das ist ein Axiom.
Daher schlage ich ein einfaches Experiment vor: Wir ermitteln mathematisch mithilfe der Carnot-Effizienzgleichung, wie hoch die minimale Abwärme sein muss, die zu unserem Kühlkörper fließt.
Als einfachen Test können wir dann den Weg blockieren, den diese Abwärmemenge zurücklegen muss.
Wir können dann beobachten, was passiert. Läuft der Motor weiter oder überhitzt er?
Lass es uns einfach mal ausprobieren, oder?
Mein erstes thermodynamisches Experiment auf dem Küchentisch, um meine Theorie zu testen. Es dürfte lustig sein zu sehen, wie dieser Motor plötzlich überhitzt und quietschend zum Stehen kommt, wenn ich ihn schließlich komplett mit Isolierung umhülle, sodass die Wärme nur noch hinein-, aber nicht mehr hinaus kann.
Stirling engine without heat sink (Start time: 1:38 PM July 19, 2020)
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