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Die Wärmelehre oder Thermodynamik ist ein Teilgebiet der Physik. Sie beschäftigt sich mit der Temperatur von Körpern, der Zufuhr und Abgabe von Wärme und den damit verbundenen Temperatur- und Volumenänderungen, den Aggregatzuständen und ihren Änderungen, der Wärmeübertragung und den Wärmekraftmaschinen (Verbrennungsmotoren, Turbinen, Dampfmaschinen).

Dampfturbinen sind Wärmekraftmaschinen, bei denen die Energie von Wasserdampf in kinetische Energie einer Rotationsbewegung umgewandelt wird. Sie dienen im Kraftwerken zum Antrieb von Generatoren.

* 18. 3. 1858 Paris
† 29. 9. 1913 (Ärmelkanal, Selbstmord)
Er war ein deutscher Ingenieur und erfand im Bestreben, den Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen zu verbessern, den Motor mit Selbstzündung, der heute ihm zu Ehren als Dieselmotor bezeichnet wird.

In einem abgeschlossenen System ist die Änderung der thermischen (inneren) Energie verbunden mit der Zufuhr oder Abgabe von Wärme und dem Verrichten mechanischer Arbeit.

$\begin{array}{l}\Delta E_{\text{therm}}=W+Q\\ \Delta E_{\text{therm}}\text{ Änderung der thermischen Energie}\\ W\text{ verrichtete mechanische Arbeit}\\ Q\text{ zugeführte oder abgegebene Wärme}\end{array}$

Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre ist der Energieerhaltungssatz für thermische Vorgänge.

* 26. 06. 1824 Belfast
† 17. 12. 1907 Netherhall (Largs bei Glasgow)
Er war ein irisch-schottischer Physiker und führte die absolute Temperaturskala ein. Die Einheit der absoluten Temperatur, das Kelvin, ist nach ihm benannt. Darüber hinaus beschäftigte er sich mit elektrischen Schwingungen und mit der Telegrafie und führte technisch wichtige Untersuchungen zu Leitungsvorgängen in Kabeln durch.

Unter dem historischen Begriff Wärmekraftmaschinen fasst man die Maschinen und Anlagen zusammen, bei denen vor allem die Gesetze der Wärmelehre genutzt werden. Zu den Wärmekraftmaschinen gehören

• die historisch bedeutsame Dampfmaschine,
• die in Kraftwerken genutzten Dampfturbinen und Gasturbinen,
• die verschiedenen Arten von Motoren (Ottomotor, Dieselmotor, Wankelmotor, Heißluftmotor),
• die in Flugzeugen genutzten Strahltriebwerke,
• Kühlschränke und Wärmepumpen.

* 18.03.1858 Paris
† 29.09.1913 (Ärmelkanal, Selbstmord)

Er war ein deutscher Ingenieur und erfand im Bestreben, den Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen zu verbessern, den Motor mit Selbstzündung, der heute ihm zu Ehren als Dieselmotor bezeichnet wird.

Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik ist der Energieerhaltungssatz, formuliert für thermodynamische Prozesse. Die heute bekannte mathematische Formulierung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik stammt von RUDOLF CLAUSIUS und wurde von ihm um 1850 so formuliert:

Die einem thermodynamischen System zugeführte Wärme ist gleich der Summe aus der Änderung der inneren Energie des Systems und der von ihm verrichteten mechanischen Arbeit.

$\begin{array}{l}\Delta U=W+Q\\ \Delta U\text{Änderung der inneren Energie}\\ \text{des Systems}\\ W\text{vom System oder am System verrrichtet}\\ \text{mechanische Arbeit (Volumenarbeit)}\\ Q\text{vom System aufgenommene oder}\\ \text{abgegebene Wärme}\\ \end{array}$

Eine andere übliche Formulierung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik lautet:
Es ist unmöglich, eine Perpetuum mobile 1. Art zu konstruieren.

* 26.06.1824 Belfast
† 17.12.1907 Netherhall (Largs bei Glasgow)

Er war ein irisch-schottischer Physiker und führte die absolute Temperaturskala ein. Die Einheit der absoluten Temperatur, das Kelvin, ist nach ihm benannt. Darüber hinaus beschäftigte er sich mit elektrischen Schwingungen und mit der Telegrafie und führte technisch wichtige Untersuchungen zu Leitungsvorgängen in Kabeln durch.

Der Carnotsche Kreisprozess, bestehend aus je zwei isothermen und adiabatischen Zustandsänderungen, repräsentiert die „Takte“ einer ideal arbeitenden Wärmekraftmaschine. Dabei wird das Arbeitsmittel als ideales Gas betrachtet und die Prozessführung als reversible angenommen.

1. Takt: Durch Aufnahme von Wärme erfolgt eine isotherme Expansion. Es wird die Arbeit verrichtet.
2. Takt: Bei einer adiabatischen Expansion verringert sich die Temperatur. Hierbei wird von dem Gas arbeitet verrichtet, seine innere Energie verringert sich.
3. Takt: Für die isotherme Kompression muss Arbeit zugeführt werden. Die dabei entstehende Wärme wird an die Umgebung abgegeben.
4. Takt: Durch eine adiabatische Kompression wird die Temperatur erhöht und damit der Ausgangszustand wieder erreicht.

Nach dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik ist die abgegebene mechanische Arbeit gleich der Änderung der Wärme in dem System. Die von den Zustandskurven eingeschlossene Fläche ist ein Maß für die abgegebene Arbeit.